unlink the extra tmp file generated
[c11tester.git] / snapshot.cc
index da478075c8b4f8bde0c4fdfb3bc499f44a79ace9..d287319a5f0bda5f18438b2e8354e60ab755e4da 100644 (file)
 #include "mymemory.h"
 #include "common.h"
 #include "context.h"
+#include "model.h"
+
+
+#if USE_MPROTECT_SNAPSHOT
 
 /** PageAlignedAdressUpdate return a page aligned address for the
  * address being added as a side effect the numBytes are also changed.
@@ -21,8 +25,6 @@ static void * PageAlignAddressUpward(void *addr)
        return (void *)((((uintptr_t)addr) + PAGESIZE - 1) & ~(PAGESIZE - 1));
 }
 
-#if USE_MPROTECT_SNAPSHOT
-
 /* Each SnapShotRecord lists the firstbackingpage that must be written to
  * revert to that snapshot */
 struct SnapShotRecord {
@@ -40,8 +42,8 @@ struct BackingPageRecord {
 
 /* Struct for each memory region */
 struct MemoryRegion {
-       void *basePtr; // base of memory region
-       int sizeInPages; // size of memory region in pages
+       void *basePtr;  // base of memory region
+       int sizeInPages;        // size of memory region in pages
 };
 
 /** ReturnPageAlignedAddress returns a page aligned address for the
@@ -57,19 +59,19 @@ struct mprot_snapshotter {
        mprot_snapshotter(unsigned int numbackingpages, unsigned int numsnapshots, unsigned int nummemoryregions);
        ~mprot_snapshotter();
 
-       struct MemoryRegion *regionsToSnapShot; //This pointer references an array of memory regions to snapshot
-       snapshot_page_t *backingStore; //This pointer references an array of snapshotpage's that form the backing store
-       void *backingStoreBasePtr; //This pointer references an array of snapshotpage's that form the backing store
-       struct BackingPageRecord *backingRecords; //This pointer references an array of backingpagerecord's (same number of elements as backingstore
-       struct SnapShotRecord *snapShots; //This pointer references the snapshot array
+       struct MemoryRegion *regionsToSnapShot; //This pointer references an array of memory regions to snapshot
+       snapshot_page_t *backingStore;  //This pointer references an array of snapshotpage's that form the backing store
+       void *backingStoreBasePtr;      //This pointer references an array of snapshotpage's that form the backing store
+       struct BackingPageRecord *backingRecords;       //This pointer references an array of backingpagerecord's (same number of elements as backingstore
+       struct SnapShotRecord *snapShots;       //This pointer references the snapshot array
 
-       unsigned int lastSnapShot; //Stores the next snapshot record we should use
-       unsigned int lastBackingPage; //Stores the next backingpage we should use
-       unsigned int lastRegion; //Stores the next memory region to be used
+       unsigned int lastSnapShot;      //Stores the next snapshot record we should use
+       unsigned int lastBackingPage;   //Stores the next backingpage we should use
+       unsigned int lastRegion;        //Stores the next memory region to be used
 
-       unsigned int maxRegions; //Stores the max number of memory regions we support
-       unsigned int maxBackingPages; //Stores the total number of backing pages
-       unsigned int maxSnapShots; //Stores the total number of snapshots we allow
+       unsigned int maxRegions;        //Stores the max number of memory regions we support
+       unsigned int maxBackingPages;   //Stores the total number of backing pages
+       unsigned int maxSnapShots;      //Stores the total number of snapshots we allow
 
        MEMALLOC
 };
@@ -106,15 +108,15 @@ mprot_snapshotter::~mprot_snapshotter()
 static void mprot_handle_pf(int sig, siginfo_t *si, void *unused)
 {
        if (si->si_code == SEGV_MAPERR) {
-               model_print("Real Fault at %p\n", si->si_addr);
-               print_trace();
+               model_print("Segmentation fault at %p\n", si->si_addr);
                model_print("For debugging, place breakpoint at: %s:%d\n",
-                               __FILE__, __LINE__);
+                                                               __FILE__, __LINE__);
+               // print_trace(); // Trace printing may cause dynamic memory allocation
                exit(EXIT_FAILURE);
        }
        void* addr = ReturnPageAlignedAddress(si->si_addr);
 
-       unsigned int backingpage = mprot_snap->lastBackingPage++; //Could run out of pages...
+       unsigned int backingpage = mprot_snap->lastBackingPage++;       //Could run out of pages...
        if (backingpage == mprot_snap->maxBackingPages) {
                model_print("Out of backing pages at %p\n", si->si_addr);
                exit(EXIT_FAILURE);
@@ -132,8 +134,8 @@ static void mprot_handle_pf(int sig, siginfo_t *si, void *unused)
 }
 
 static void mprot_snapshot_init(unsigned int numbackingpages,
-               unsigned int numsnapshots, unsigned int nummemoryregions,
-               unsigned int numheappages, VoidFuncPtr entryPoint)
+                                                                                                                               unsigned int numsnapshots, unsigned int nummemoryregions,
+                                                                                                                               unsigned int numheappages)
 {
        /* Setup a stack for our signal handler....  */
        stack_t ss;
@@ -148,12 +150,12 @@ static void mprot_snapshot_init(unsigned int numbackingpages,
        sa.sa_sigaction = mprot_handle_pf;
 #ifdef MAC
        if (sigaction(SIGBUS, &sa, NULL) == -1) {
-               model_print("SIGACTION CANNOT BE INSTALLED\n");
+               perror("sigaction(SIGBUS)");
                exit(EXIT_FAILURE);
        }
 #endif
        if (sigaction(SIGSEGV, &sa, NULL) == -1) {
-               model_print("SIGACTION CANNOT BE INSTALLED\n");
+               perror("sigaction(SIGSEGV)");
                exit(EXIT_FAILURE);
        }
 
@@ -167,7 +169,7 @@ static void mprot_snapshot_init(unsigned int numbackingpages,
        memset(&si, 0, sizeof(si));
        si.si_addr = ss.ss_sp;
        mprot_handle_pf(SIGSEGV, &si, NULL);
-       mprot_snap->lastBackingPage--; //remove the fake page we copied
+       mprot_snap->lastBackingPage--;  //remove the fake page we copied
 
        void *basemySpace = model_malloc((numheappages + 1) * PAGESIZE);
        void *pagealignedbase = PageAlignAddressUpward(basemySpace);
@@ -178,8 +180,11 @@ static void mprot_snapshot_init(unsigned int numbackingpages,
        pagealignedbase = PageAlignAddressUpward(base_model_snapshot_space);
        model_snapshot_space = create_mspace_with_base(pagealignedbase, numheappages * PAGESIZE, 1);
        snapshot_add_memory_region(pagealignedbase, numheappages);
+}
 
-       entryPoint();
+static void mprot_startExecution(ucontext_t * context, VoidFuncPtr entryPoint) {
+       /* setup the shared-stack context */
+       create_context(context, fork_snap->mStackBase, model_calloc(STACK_SIZE_DEFAULT, 1), STACK_SIZE_DEFAULT, entryPoint);
 }
 
 static void mprot_add_to_snapshot(void *addr, unsigned int numPages)
@@ -190,13 +195,16 @@ static void mprot_add_to_snapshot(void *addr, unsigned int numPages)
                exit(EXIT_FAILURE);
        }
 
+       DEBUG("snapshot region %p-%p (%u page%s)\n",
+                               addr, (char *)addr + numPages * PAGESIZE, numPages,
+                               numPages > 1 ? "s" : "");
        mprot_snap->regionsToSnapShot[memoryregion].basePtr = addr;
        mprot_snap->regionsToSnapShot[memoryregion].sizeInPages = numPages;
 }
 
 static snapshot_id mprot_take_snapshot()
 {
-       for (unsigned int region = 0; region < mprot_snap->lastRegion; region++) {
+       for (unsigned int region = 0;region < mprot_snap->lastRegion;region++) {
                if (mprotect(mprot_snap->regionsToSnapShot[region].basePtr, mprot_snap->regionsToSnapShot[region].sizeInPages * sizeof(snapshot_page_t), PROT_READ) == -1) {
                        perror("mprotect");
                        model_print("Failed to mprotect inside of takeSnapShot\n");
@@ -217,7 +225,7 @@ static void mprot_roll_back(snapshot_id theID)
 {
 #if USE_MPROTECT_SNAPSHOT == 2
        if (mprot_snap->lastSnapShot == (theID + 1)) {
-               for (unsigned int page = mprot_snap->snapShots[theID].firstBackingPage; page < mprot_snap->lastBackingPage; page++) {
+               for (unsigned int page = mprot_snap->snapShots[theID].firstBackingPage;page < mprot_snap->lastBackingPage;page++) {
                        memcpy(mprot_snap->backingRecords[page].basePtrOfPage, &mprot_snap->backingStore[page], sizeof(snapshot_page_t));
                }
                return;
@@ -225,14 +233,14 @@ static void mprot_roll_back(snapshot_id theID)
 #endif
 
        HashTable< void *, bool, uintptr_t, 4, model_malloc, model_calloc, model_free> duplicateMap;
-       for (unsigned int region = 0; region < mprot_snap->lastRegion; region++) {
+       for (unsigned int region = 0;region < mprot_snap->lastRegion;region++) {
                if (mprotect(mprot_snap->regionsToSnapShot[region].basePtr, mprot_snap->regionsToSnapShot[region].sizeInPages * sizeof(snapshot_page_t), PROT_READ | PROT_WRITE) == -1) {
                        perror("mprotect");
                        model_print("Failed to mprotect inside of takeSnapShot\n");
                        exit(EXIT_FAILURE);
                }
        }
-       for (unsigned int page = mprot_snap->snapShots[theID].firstBackingPage; page < mprot_snap->lastBackingPage; page++) {
+       for (unsigned int page = mprot_snap->snapShots[theID].firstBackingPage;page < mprot_snap->lastBackingPage;page++) {
                if (!duplicateMap.contains(mprot_snap->backingRecords[page].basePtrOfPage)) {
                        duplicateMap.put(mprot_snap->backingRecords[page].basePtrOfPage, true);
                        memcpy(mprot_snap->backingRecords[page].basePtrOfPage, &mprot_snap->backingStore[page], sizeof(snapshot_page_t));
@@ -240,40 +248,87 @@ static void mprot_roll_back(snapshot_id theID)
        }
        mprot_snap->lastSnapShot = theID;
        mprot_snap->lastBackingPage = mprot_snap->snapShots[theID].firstBackingPage;
-       mprot_take_snapshot(); //Make sure current snapshot is still good...All later ones are cleared
+       mprot_take_snapshot();  //Make sure current snapshot is still good...All later ones are cleared
 }
 
-#else /* !USE_MPROTECT_SNAPSHOT */
+#else  /* !USE_MPROTECT_SNAPSHOT */
 
-#define SHARED_MEMORY_DEFAULT  (100 * ((size_t)1 << 20)) // 100mb for the shared memory
-#define STACK_SIZE_DEFAULT      (((size_t)1 << 20) * 20)  // 20 mb out of the above 100 mb for my stack
+#define SHARED_MEMORY_DEFAULT  (200 * ((size_t)1 << 20))       // 100mb for the shared memory
+#define STACK_SIZE_DEFAULT      (((size_t)1 << 20) * 20)       // 20 mb out of the above 100 mb for my stack
 
 struct fork_snapshotter {
+       /** @brief Pointer to the shared (non-snapshot) memory heap base
+        * (NOTE: this has size SHARED_MEMORY_DEFAULT - sizeof(*fork_snap)) */
        void *mSharedMemoryBase;
+
+       /** @brief Pointer to the shared (non-snapshot) stack region */
        void *mStackBase;
+
+       /** @brief Size of the shared stack */
        size_t mStackSize;
+
+       /**
+        * @brief Stores the ID that we are attempting to roll back to
+        *
+        * Used in inter-process communication so that each process can
+        * determine whether or not to take over execution (w/ matching ID) or
+        * exit (we're rolling back even further). Dubiously marked 'volatile'
+        * to prevent compiler optimizations from messing with the
+        * inter-process behavior.
+        */
        volatile snapshot_id mIDToRollback;
-       ucontext_t mContextToRollback;
+
+
+
+       /** @brief Inter-process tracking of the next snapshot ID */
        snapshot_id currSnapShotID;
 };
 
 static struct fork_snapshotter *fork_snap = NULL;
+ucontext_t shared_ctxt;
 
 /** @statics
-*   These variables are necessary because the stack is shared region and
-*   there exists a race between all processes executing the same function.
-*   To avoid the problem above, we require variables allocated in 'safe' regions.
-*   The bug was actually observed with the forkID, these variables below are
-*   used to indicate the various contexts to which to switch to.
-*
-*   @savedSnapshotContext: contains the point to which takesnapshot() call should switch to.
-*   @savedUserSnapshotContext: contains the point to which the process whose snapshotid is equal to the rollbackid should switch to
-*   @snapshotid: it is a running counter for the various forked processes snapshotid. it is incremented and set in a persistently shared record
-*/
-static ucontext_t savedSnapshotContext;
-static ucontext_t savedUserSnapshotContext;
+ *   These variables are necessary because the stack is shared region and
+ *   there exists a race between all processes executing the same function.
+ *   To avoid the problem above, we require variables allocated in 'safe' regions.
+ *   The bug was actually observed with the forkID, these variables below are
+ *   used to indicate the various contexts to which to switch to.
+ *
+ *   @private_ctxt: the context which is internal to the current process. Used
+ *   for running the internal snapshot/rollback loop.
+ *   @exit_ctxt: a special context used just for exiting from a process (so we
+ *   can use swapcontext() instead of setcontext() + hacks)
+ *   @snapshotid: it is a running counter for the various forked processes
+ *   snapshotid. it is incremented and set in a persistently shared record
+ */
+static ucontext_t private_ctxt;
+static ucontext_t exit_ctxt;
 static snapshot_id snapshotid = 0;
 
+/**
+ * @brief Create a new context, with a given stack and entry function
+ * @param ctxt The context structure to fill
+ * @param stack The stack to run the new context in
+ * @param stacksize The size of the stack
+ * @param func The entry point function for the context
+ */
+static void create_context(ucontext_t *ctxt, void *stack, size_t stacksize,
+                                                                                                        void (*func)(void))
+{
+       getcontext(ctxt);
+       ctxt->uc_stack.ss_sp = stack;
+       ctxt->uc_stack.ss_size = stacksize;
+       ctxt->uc_link = NULL;
+       makecontext(ctxt, func, 0);
+}
+
+/** @brief An empty function, used for an "empty" context which just exits a
+ *  process */
+static void fork_exit()
+{
+       _Exit(EXIT_SUCCESS);
+}
+
 static void createSharedMemory()
 {
        //step 1. create shared memory.
@@ -285,7 +340,7 @@ static void createSharedMemory()
 
        //Setup snapshot record at top of free region
        fork_snap = (struct fork_snapshotter *)memMapBase;
-       fork_snap->mSharedMemoryBase = (void *)((uintptr_t)memMapBase + sizeof(struct fork_snapshotter));
+       fork_snap->mSharedMemoryBase = (void *)((uintptr_t)memMapBase + sizeof(*fork_snap));
        fork_snap->mStackBase = (void *)((uintptr_t)memMapBase + SHARED_MEMORY_DEFAULT);
        fork_snap->mStackSize = STACK_SIZE_DEFAULT;
        fork_snap->mIDToRollback = -1;
@@ -302,53 +357,42 @@ mspace create_shared_mspace()
 {
        if (!fork_snap)
                createSharedMemory();
-       return create_mspace_with_base((void *)(fork_snap->mSharedMemoryBase), SHARED_MEMORY_DEFAULT - sizeof(struct fork_snapshotter), 1);
+       return create_mspace_with_base((void *)(fork_snap->mSharedMemoryBase), SHARED_MEMORY_DEFAULT - sizeof(*fork_snap), 1);
 }
 
 static void fork_snapshot_init(unsigned int numbackingpages,
-               unsigned int numsnapshots, unsigned int nummemoryregions,
-               unsigned int numheappages, VoidFuncPtr entryPoint)
+                                                                                                                        unsigned int numsnapshots, unsigned int nummemoryregions,
+                                                                                                                        unsigned int numheappages)
 {
        if (!fork_snap)
                createSharedMemory();
 
-       void *base_model_snapshot_space = malloc((numheappages + 1) * PAGESIZE);
-       void *pagealignedbase = PageAlignAddressUpward(base_model_snapshot_space);
-       model_snapshot_space = create_mspace_with_base(pagealignedbase, numheappages * PAGESIZE, 1);
+       model_snapshot_space = create_mspace(numheappages * PAGESIZE, 1);
+}
 
-       //step 2 setup the stack context.
-       ucontext_t newContext;
-       getcontext(&newContext);
-       newContext.uc_stack.ss_sp = fork_snap->mStackBase;
-       newContext.uc_stack.ss_size = STACK_SIZE_DEFAULT;
-       makecontext(&newContext, entryPoint, 0);
-       /* switch to a new entryPoint context, on a new stack */
-       model_swapcontext(&savedSnapshotContext, &newContext);
+volatile int modellock = 0;
 
+static void fork_loop() {
        /* switch back here when takesnapshot is called */
-       pid_t forkedID = 0;
        snapshotid = fork_snap->currSnapShotID;
-       /* This bool indicates that the current process's snapshotid is same
-                as the id to which the rollback needs to occur */
+       if (model->params.nofork) {
+               setcontext(&shared_ctxt);
+               _Exit(EXIT_SUCCESS);
+       }
 
-       bool rollback = false;
        while (true) {
+               pid_t forkedID;
                fork_snap->currSnapShotID = snapshotid + 1;
+
+               modellock = 1;
                forkedID = fork();
+               modellock = 0;
 
                if (0 == forkedID) {
-                       /* If the rollback bool is set, switch to the context we need to
-                                return to during a rollback. */
-                       if (rollback) {
-                               setcontext(&(fork_snap->mContextToRollback));
-                       } else {
-                               /*Child process which is forked as a result of takesnapshot
-                                       call should switch back to the takesnapshot context*/
-                               setcontext(&savedUserSnapshotContext);
-                       }
+                       setcontext(&shared_ctxt);
                } else {
                        DEBUG("parent PID: %d, child PID: %d, snapshot ID: %d\n",
-                               getpid(), forkedID, snapshotid);
+                                               getpid(), forkedID, snapshotid);
 
                        while (waitpid(forkedID, NULL, 0) < 0) {
                                /* waitpid() may be interrupted */
@@ -358,56 +402,65 @@ static void fork_snapshot_init(unsigned int numbackingpages,
                                }
                        }
 
-                       if (fork_snap->mIDToRollback != snapshotid)
-                               exit(EXIT_SUCCESS);
-                       rollback = true;
+                       if (fork_snap->mIDToRollback != snapshotid) {
+                               char filename[256];
+                               snprintf_(filename, sizeof(filename), "C11FuzzerTmp%d", forkedID);
+                               unlink(filename);
+
+                               _Exit(EXIT_SUCCESS);
+                       }
                }
        }
 }
 
-static snapshot_id fork_take_snapshot()
-{
-       model_swapcontext(&savedUserSnapshotContext, &savedSnapshotContext);
+static void fork_startExecution(ucontext_t *context, VoidFuncPtr entryPoint) {
+       /* setup an "exiting" context */
+       int exit_stack_size = 256;
+       create_context(&exit_ctxt, snapshot_calloc(exit_stack_size, 1), exit_stack_size, fork_exit);
+
+       /* setup the system context */
+       create_context(context, fork_snap->mStackBase, STACK_SIZE_DEFAULT, entryPoint);
+       /* switch to a new entryPoint context, on a new stack */
+       create_context(&private_ctxt, snapshot_calloc(STACK_SIZE_DEFAULT, 1), STACK_SIZE_DEFAULT, fork_loop);
+}
+
+static snapshot_id fork_take_snapshot() {
+       model_swapcontext(&shared_ctxt, &private_ctxt);
        DEBUG("TAKESNAPSHOT RETURN\n");
        return snapshotid;
 }
 
 static void fork_roll_back(snapshot_id theID)
 {
+       DEBUG("Rollback\n");
        fork_snap->mIDToRollback = theID;
-       volatile int sTemp = 0;
-       getcontext(&fork_snap->mContextToRollback);
-       /*
-        * This is used to quit the process on rollback, so that the process
-        * which needs to rollback can quit allowing the process whose
-        * snapshotid matches the rollbackid to switch to this context and
-        * continue....
-        */
-       if (!sTemp) {
-               sTemp = 1;
-               DEBUG("Invoked rollback\n");
-               exit(EXIT_SUCCESS);
-       }
-       /*
-        * This fix obviates the need for a finalize call. hence less dependences for model-checker....
-        */
+       model_swapcontext(model->get_system_context(), &exit_ctxt);
        fork_snap->mIDToRollback = -1;
 }
 
-#endif /* !USE_MPROTECT_SNAPSHOT */
+#endif /* !USE_MPROTECT_SNAPSHOT */
 
 /**
  * @brief Initializes the snapshot system
  * @param entryPoint the function that should run the program.
  */
 void snapshot_system_init(unsigned int numbackingpages,
-               unsigned int numsnapshots, unsigned int nummemoryregions,
-               unsigned int numheappages, VoidFuncPtr entryPoint)
+                                                                                                       unsigned int numsnapshots, unsigned int nummemoryregions,
+                                                                                                       unsigned int numheappages)
+{
+#if USE_MPROTECT_SNAPSHOT
+       mprot_snapshot_init(numbackingpages, numsnapshots, nummemoryregions, numheappages);
+#else
+       fork_snapshot_init(numbackingpages, numsnapshots, nummemoryregions, numheappages);
+#endif
+}
+
+void startExecution(ucontext_t *context, VoidFuncPtr entryPoint)
 {
 #if USE_MPROTECT_SNAPSHOT
-       mprot_snapshot_init(numbackingpages, numsnapshots, nummemoryregions, numheappages, entryPoint);
+       mprot_startExecution(context, entryPoint);
 #else
-       fork_snapshot_init(numbackingpages, numsnapshots, nummemoryregions, numheappages, entryPoint);
+       fork_startExecution(context, entryPoint);
 #endif
 }