snapshot: don't export page-aligning functions
[c11tester.git] / snapshot.cc
index f5cefe685f2b2eef8c738ecb895c3b2624c8c018..99b9d7958753d49b77513e279ff40bd4196ad178 100644 (file)
@@ -4,7 +4,6 @@
 #include <signal.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <map>
-#include <set>
 #include <cstring>
 #include <cstdio>
 #include "snapshot.h"
 #include <errno.h>
 #include <sys/wait.h>
 #include <ucontext.h>
-#include <sys/time.h>
-//extern declaration definition
-#define FAILURE(mesg) { printf("failed in the API: %s with errno relative message: %s\n", mesg, strerror( errno ) ); exit( -1 ); }
-#if USE_CHECKPOINTING
-struct SnapShot * snapshotrecord = NULL;
-struct Snapshot_t * sTheRecord = NULL;
+
+#define FAILURE(mesg) { printf("failed in the API: %s with errno relative message: %s\n", mesg, strerror( errno ) ); exit(EXIT_FAILURE); }
+
+#ifdef CONFIG_SSDEBUG
+#define SSDEBUG                printf
 #else
-struct Snapshot_t * sTheRecord = NULL;
-#endif
-void BeginOperation( struct timeval * theStartTime ){
-#if 1
-       gettimeofday( theStartTime, NULL );
+#define SSDEBUG(...)   do { } while (0)
 #endif
-}
-#if SSDEBUG
-struct timeval *starttime = NULL;
-#endif
-void DumpIntoLog( const char * filename, const char * message ){
-#if SSDEBUG
-       static pid_t thePID = getpid();
-       char newFn[ 1024 ] ={ 0 };
-       sprintf( newFn,"%s-%d.txt", filename, thePID );
-       FILE * myFile = fopen( newFn, "w+" );
-       struct timeval theEndTime;
-       BeginOperation( &theEndTime );
-       double elapsed = ( theEndTime.tv_sec - starttime->tv_sec ) + ( theEndTime.tv_usec - starttime->tv_usec ) / 1000000.0;
-       fprintf( myFile, "The timestamp %f:--> the message %s: the process id %d\n", elapsed, message, thePID );
-       fflush( myFile );
-       fclose( myFile );
-       myFile = NULL;
+
+/* extern declaration definition */
+#if USE_MPROTECT_SNAPSHOT
+struct SnapShot * snapshotrecord = NULL;
+#else
+struct Snapshot * sTheRecord = NULL;
 #endif
-}
-#if !USE_CHECKPOINTING
+
+#if !USE_MPROTECT_SNAPSHOT
 static ucontext_t savedSnapshotContext;
 static ucontext_t savedUserSnapshotContext;
-static int snapshotid = 0;
+static snapshot_id snapshotid = 0;
 #endif
-/* Initialize snapshot data structure */
-#if USE_CHECKPOINTING
+
+/** PageAlignedAdressUpdate return a page aligned address for the
+ * address being added as a side effect the numBytes are also changed.
+ */
+static void * PageAlignAddressUpward(void * addr) {
+       return (void *)((((uintptr_t)addr)+PAGESIZE-1)&~(PAGESIZE-1));
+}
+
+#if USE_MPROTECT_SNAPSHOT
+
+/** ReturnPageAlignedAddress returns a page aligned address for the
+ * address being added as a side effect the numBytes are also changed.
+ */
+static void * ReturnPageAlignedAddress(void * addr) {
+       return (void *)(((uintptr_t)addr)&~(PAGESIZE-1));
+}
+
+/** The initSnapShotRecord method initialized the snapshotting data
+ *  structures for the mprotect based snapshot. 
+ */
 void initSnapShotRecord(unsigned int numbackingpages, unsigned int numsnapshots, unsigned int nummemoryregions) {
        snapshotrecord=( struct SnapShot * )MYMALLOC(sizeof(struct SnapShot));
        snapshotrecord->regionsToSnapShot=( struct MemoryRegion * )MYMALLOC(sizeof(struct MemoryRegion)*nummemoryregions);
        snapshotrecord->backingStoreBasePtr= ( struct SnapShotPage * )MYMALLOC( sizeof( struct SnapShotPage ) * (numbackingpages + 1) );
        //Page align the backingstorepages
-       snapshotrecord->backingStore=( struct SnapShotPage * )ReturnPageAlignedAddress((void*) ((uintptr_t)(snapshotrecord->backingStoreBasePtr)+sizeof(struct SnapShotPage)-1));
+       snapshotrecord->backingStore=( struct SnapShotPage * )PageAlignAddressUpward(snapshotrecord->backingStoreBasePtr);
        snapshotrecord->backingRecords=( struct BackingPageRecord * )MYMALLOC(sizeof(struct BackingPageRecord)*numbackingpages);
        snapshotrecord->snapShots= ( struct SnapShotRecord * )MYMALLOC(sizeof(struct SnapShotRecord)*numsnapshots);
        snapshotrecord->lastSnapShot=0;
@@ -73,17 +74,22 @@ void initSnapShotRecord(unsigned int numbackingpages, unsigned int numsnapshots,
 }
 #endif //nothing to initialize for the fork based snapshotting.
 
+/** HandlePF is the page fault handler for mprotect based snapshotting
+ * algorithm.
+ */
+
 void HandlePF( int sig, siginfo_t *si, void * unused){
-#if USE_CHECKPOINTING
+#if USE_MPROTECT_SNAPSHOT
        if( si->si_code == SEGV_MAPERR ){
-               printf("Real Fault at %llx\n", ( long long )si->si_addr);
-               exit( EXIT_FAILURE );   
+               printf("Real Fault at %p\n", si->si_addr);
+               exit( EXIT_FAILURE );
        }
        void* addr = ReturnPageAlignedAddress(si->si_addr);
+
        unsigned int backingpage=snapshotrecord->lastBackingPage++; //Could run out of pages...
        if (backingpage==snapshotrecord->maxBackingPages) {
-               printf("Out of backing pages at %llx\n", ( long long )si->si_addr);
-               exit( EXIT_FAILURE );   
+               printf("Out of backing pages at %p\n", si->si_addr);
+               exit( EXIT_FAILURE );
        }
 
        //copy page
@@ -98,65 +104,80 @@ void HandlePF( int sig, siginfo_t *si, void * unused){
 #endif //nothing to handle for non snapshotting case.
 }
 
-//Return a page aligned address for the address being added
-//as a side effect the numBytes are also changed.
-void * ReturnPageAlignedAddress(void * addr) {
-       return (void *)(((uintptr_t)addr)&~(PAGESIZE-1));
-}
-#ifdef __cplusplus
-extern "C" {
-#endif
-       void createSharedLibrary(){
-#if !USE_CHECKPOINTING
-               //step 1. create shared memory.
-               if( sTheRecord ) return;
-               int fd = shm_open( "/ModelChecker-Snapshotter", O_RDWR | O_CREAT, 0777 ); //universal permissions.
-               if( -1 == fd ) FAILURE("shm_open");
-               if( -1 == ftruncate( fd, ( size_t )SHARED_MEMORY_DEFAULT + ( size_t )STACK_SIZE_DEFAULT ) ) FAILURE( "ftruncate" );
-               char * memMapBase = ( char * ) mmap( 0, ( size_t )SHARED_MEMORY_DEFAULT + ( size_t )STACK_SIZE_DEFAULT, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0 );
-               if( MAP_FAILED == memMapBase ) FAILURE("mmap");
-               sTheRecord = ( struct Snapshot_t * )memMapBase;
-               sTheRecord->mSharedMemoryBase = memMapBase + sizeof( struct Snapshot_t );
-               sTheRecord->mStackBase = ( char * )memMapBase + ( size_t )SHARED_MEMORY_DEFAULT;
-               sTheRecord->mStackSize = STACK_SIZE_DEFAULT;
-               sTheRecord->mIDToRollback = -1;
-               sTheRecord->currSnapShotID = 0;
+void createSharedLibrary(){
+#if !USE_MPROTECT_SNAPSHOT
+       //step 1. create shared memory.
+       if( sTheRecord ) return;
+       int fd = shm_open( "/ModelChecker-Snapshotter", O_RDWR | O_CREAT, 0777 ); //universal permissions.
+       if( -1 == fd ) FAILURE("shm_open");
+       if( -1 == ftruncate( fd, ( size_t )SHARED_MEMORY_DEFAULT + ( size_t )STACK_SIZE_DEFAULT ) ) FAILURE( "ftruncate" );
+       char * memMapBase = ( char * ) mmap( 0, ( size_t )SHARED_MEMORY_DEFAULT + ( size_t )STACK_SIZE_DEFAULT, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0 );
+       if( MAP_FAILED == memMapBase ) FAILURE("mmap");
+       sTheRecord = ( struct Snapshot * )memMapBase;
+       sTheRecord->mSharedMemoryBase = memMapBase + sizeof( struct Snapshot );
+       sTheRecord->mStackBase = ( char * )memMapBase + ( size_t )SHARED_MEMORY_DEFAULT;
+       sTheRecord->mStackSize = STACK_SIZE_DEFAULT;
+       sTheRecord->mIDToRollback = -1;
+       sTheRecord->currSnapShotID = 0;
+       sTheRecord->mbFinalize = false;
 #endif
-       }
-#ifdef __cplusplus
 }
-#endif
-void initSnapShotLibrary(unsigned int numbackingpages, unsigned int numsnapshots, unsigned int nummemoryregions, unsigned int numheappages, MyFuncPtr entryPoint){
-#if USE_CHECKPOINTING
+
+/** The initSnapShotLibrary function initializes the Snapshot library.
+ *  @param entryPoint the function that should run the program.
+ */
+void initSnapShotLibrary(unsigned int numbackingpages,
+               unsigned int numsnapshots, unsigned int nummemoryregions,
+               unsigned int numheappages, VoidFuncPtr entryPoint) {
+#if USE_MPROTECT_SNAPSHOT
+       /* Setup a stack for our signal handler....  */
+       stack_t ss;
+       ss.ss_sp = MYMALLOC(SIGSTACKSIZE);
+       ss.ss_size = SIGSTACKSIZE;
+       ss.ss_flags = 0;
+       sigaltstack(&ss, NULL);
+
        struct sigaction sa;
-       sa.sa_flags = SA_SIGINFO | SA_NODEFER | SA_RESTART;
+       sa.sa_flags = SA_SIGINFO | SA_NODEFER | SA_RESTART | SA_ONSTACK;
        sigemptyset( &sa.sa_mask );
        sa.sa_sigaction = HandlePF;
+#ifdef MAC
+       if( sigaction( SIGBUS, &sa, NULL ) == -1 ){
+               printf("SIGACTION CANNOT BE INSTALLED\n");
+               exit(EXIT_FAILURE);
+       }
+#endif
        if( sigaction( SIGSEGV, &sa, NULL ) == -1 ){
                printf("SIGACTION CANNOT BE INSTALLED\n");
-               exit(-1);
+               exit(EXIT_FAILURE);
        }
+
        initSnapShotRecord(numbackingpages, numsnapshots, nummemoryregions);
-       mySpace = create_mspace( numheappages*PAGESIZE, 1 );
-       addMemoryRegionToSnapShot(mySpace, numheappages);
+
+       // EVIL HACK: We need to make sure that calls into the HandlePF method don't cause dynamic links
+       // The problem is that we end up protecting state in the dynamic linker...
+       // Solution is to call our signal handler before we start protecting stuff...
+
+       siginfo_t si;
+       memset(&si, 0, sizeof(si));
+       si.si_addr=ss.ss_sp;
+       HandlePF(SIGSEGV, &si, NULL);
+       snapshotrecord->lastBackingPage--; //remove the fake page we copied
+
+       basemySpace=MYMALLOC((numheappages+1)*PAGESIZE);
+       void * pagealignedbase=PageAlignAddressUpward(basemySpace);
+       mySpace = create_mspace_with_base(pagealignedbase,  numheappages*PAGESIZE, 1 );
+       addMemoryRegionToSnapShot(pagealignedbase, numheappages);
        entryPoint();
 #else
-       //add a signal to indicate that the process is going to terminate.
-       struct sigaction sa;
-       sa.sa_flags = SA_SIGINFO | SA_NODEFER | SA_RESTART;
-       sigemptyset( &sa.sa_mask );
-       sa.sa_sigaction = HandlePF;
-       if( sigaction( SIGUSR1, &sa, NULL ) == -1 ){
-               printf("SIGACTION CANNOT BE INSTALLED\n");
-               exit(-1);
-       }
+
+       basemySpace=system_malloc((numheappages+1)*PAGESIZE);
+       void * pagealignedbase=PageAlignAddressUpward(basemySpace);
+       mySpace = create_mspace_with_base(pagealignedbase,  numheappages*PAGESIZE, 1 );
        createSharedLibrary();
-#if SSDEBUG
-       starttime = &(sTheRecord->startTimeGlobal);
-       gettimeofday( starttime, NULL );
-#endif
+
        //step 2 setup the stack context.
+
        int alreadySwapped = 0;
        getcontext( &savedSnapshotContext );
        if( !alreadySwapped ){
@@ -169,7 +190,7 @@ void initSnapShotLibrary(unsigned int numbackingpages, unsigned int numsnapshots
                makecontext( &newContext, entryPoint, 0 );
                swapcontext( &swappedContext, &newContext );
        }
-  
+
        //add the code to take a snapshot here...
        //to return to user process, do a second swapcontext...
        pid_t forkedID = 0;
@@ -178,7 +199,7 @@ void initSnapShotLibrary(unsigned int numbackingpages, unsigned int numsnapshots
        while( !sTheRecord->mbFinalize ){
                sTheRecord->currSnapShotID=snapshotid+1;
                forkedID = fork();
-               if( 0 == forkedID ){ 
+               if( 0 == forkedID ){
                        ucontext_t currentContext;
 #if 0
                        int dbg = 0;
@@ -187,83 +208,93 @@ void initSnapShotLibrary(unsigned int numbackingpages, unsigned int numsnapshots
                        if( swapContext )
                                swapcontext( &currentContext, &( sTheRecord->mContextToRollback ) );
                        else{
-                               swapcontext( &currentContext, &savedUserSnapshotContext );      
+                               swapcontext( &currentContext, &savedUserSnapshotContext );
                        }
                } else {
                        int status;
                        int retVal;
-#if SSDEBUG
-                       char mesg[ 1024 ] = { 0 };
-                       sprintf( mesg, "The process id of child is %d and the process id of this process is %d and snapshot id is %d", forkedID, getpid(), snapshotid );
-                       DumpIntoLog( "ModelSnapshot", mesg );
-#endif
-                       do { 
+
+                       SSDEBUG("The process id of child is %d and the process id of this process is %d and snapshot id is %d",
+                               forkedID, getpid(), snapshotid );
+
+                       do {
                                retVal=waitpid( forkedID, &status, 0 );
                        } while( -1 == retVal && errno == EINTR );
 
                        if( sTheRecord->mIDToRollback != snapshotid )
-                               exit(0);
+                               exit(EXIT_SUCCESS);
                        else{
                                swapContext = true;
                        }
                }
        }
-  
+
 #endif
 }
-/* This function assumes that addr is page aligned */
+
+/** The addMemoryRegionToSnapShot function assumes that addr is page aligned. 
+ */
 void addMemoryRegionToSnapShot( void * addr, unsigned int numPages) {
-#if USE_CHECKPOINTING
+#if USE_MPROTECT_SNAPSHOT
        unsigned int memoryregion=snapshotrecord->lastRegion++;
        if (memoryregion==snapshotrecord->maxRegions) {
                printf("Exceeded supported number of memory regions!\n");
-               exit(-1);
+               exit(EXIT_FAILURE);
        }
-  
+
        snapshotrecord->regionsToSnapShot[ memoryregion ].basePtr=addr;
        snapshotrecord->regionsToSnapShot[ memoryregion ].sizeInPages=numPages;
 #endif //NOT REQUIRED IN THE CASE OF FORK BASED SNAPSHOTS.
 }
-//take snapshot
+
+/** The takeSnapshot function takes a snapshot.
+ * @return The snapshot identifier.
+ */
+
 snapshot_id takeSnapshot( ){
-#if USE_CHECKPOINTING
+#if USE_MPROTECT_SNAPSHOT
        for(unsigned int region=0; region<snapshotrecord->lastRegion;region++) {
                if( mprotect(snapshotrecord->regionsToSnapShot[region].basePtr, snapshotrecord->regionsToSnapShot[region].sizeInPages*sizeof(struct SnapShotPage), PROT_READ ) == -1 ){
                        perror("mprotect");
                        printf("Failed to mprotect inside of takeSnapShot\n");
-                       exit(-1);
-               }               
+                       exit(EXIT_FAILURE);
+               }
        }
        unsigned int snapshot=snapshotrecord->lastSnapShot++;
        if (snapshot==snapshotrecord->maxSnapShots) {
                printf("Out of snapshots\n");
-               exit(-1);
+               exit(EXIT_FAILURE);
        }
        snapshotrecord->snapShots[snapshot].firstBackingPage=snapshotrecord->lastBackingPage;
-  
+
        return snapshot;
 #else
        swapcontext( &savedUserSnapshotContext, &savedSnapshotContext );
        return snapshotid;
 #endif
 }
+
+/** The rollBack function rollback to the given snapshot identifier.
+ *  @param theID is the snapshot identifier to rollback to.
+ */
+
 void rollBack( snapshot_id theID ){
-#if USE_CHECKPOINTING
+#if USE_MPROTECT_SNAPSHOT
        std::map< void *, bool, std::less< void * >, MyAlloc< std::pair< const void *, bool > > > duplicateMap;
        for(unsigned int region=0; region<snapshotrecord->lastRegion;region++) {
                if( mprotect(snapshotrecord->regionsToSnapShot[region].basePtr, snapshotrecord->regionsToSnapShot[region].sizeInPages*sizeof(struct SnapShotPage), PROT_READ | PROT_WRITE ) == -1 ){
                        perror("mprotect");
                        printf("Failed to mprotect inside of takeSnapShot\n");
-                       exit(-1);
-               }               
+                       exit(EXIT_FAILURE);
+               }
        }
        for(unsigned int page=snapshotrecord->snapShots[theID].firstBackingPage; page<snapshotrecord->lastBackingPage; page++) {
                bool oldVal = false;
                if( duplicateMap.find( snapshotrecord->backingRecords[page].basePtrOfPage ) != duplicateMap.end() ){
-                       oldVal = true;          
+                       oldVal = true;
                }
                else{
-                       duplicateMap[ snapshotrecord->backingRecords[page].basePtrOfPage ] = true;    
+                       duplicateMap[ snapshotrecord->backingRecords[page].basePtrOfPage ] = true;
                }
                if(  !oldVal ){
                        memcpy(snapshotrecord->backingRecords[page].basePtrOfPage, &snapshotrecord->backingStore[page], sizeof(struct SnapShotPage));
@@ -278,16 +309,18 @@ void rollBack( snapshot_id theID ){
        getcontext( &sTheRecord->mContextToRollback );
        if( !sTemp ){
                sTemp = 1;
-#if SSDEBUG
-               DumpIntoLog( "ModelSnapshot", "Invoked rollback" ); 
-#endif
-               exit( 0 );
+               SSDEBUG("Invoked rollback");
+               exit(EXIT_SUCCESS);
        }
 #endif
 }
 
+/** The finalize method shuts down the snapshotting system.  */
+//Subramanian -- remove this function from the external interface and
+//have us call it internally
+
 void finalize(){
-#if !USE_CHECKPOINTING
+#if !USE_MPROTECT_SNAPSHOT
        sTheRecord->mbFinalize = true;
 #endif
 }