README.md: reverse store/load
[cdsspec-compiler.git] / README.md
index e020ad42a6592762a06ea4b611b240de506e4b91..73173c737c5ed9a6dded95c7fabfc2b9023d7b4b 100644 (file)
--- a/README.md
+++ b/README.md
@@ -1,5 +1,5 @@
-CDSChecker Readme
-=================
+CDSChecker: A Model Checker for C11 and C++11 Atomics
+=====================================================
 
 Copyright © 2013 Regents of the University of California. All rights reserved.
 
@@ -121,8 +121,15 @@ the benchmarks as follows:
 
 >     make benchmarks
 >     cd benchmarks
->     ./run.sh barrier/barrier -y -m 2     # runs barrier test with fairness/memory liveness
->     ./bench.sh                           # run all benchmarks and provide timing results
+>
+>     # run barrier test with fairness/memory liveness
+>     ./run.sh barrier/barrier -y -m 2
+>
+>     # Linux reader/write lock test with fairness/memory liveness
+>     ./run.sh linuxrwlocks/linuxrwlocks -y -m 2
+>
+>     # run all benchmarks and provide timing results
+>     ./bench.sh
 
 
 Running your own code
@@ -139,15 +146,14 @@ Second, because CDSChecker must be able to manage your program for you, your
 program should declare its main entry point as `user_main(int, char**)` rather
 than `main(int, char**)`.
 
-Third, test programs should use the standard C11/C++11 library headers
-(`<atomic>`/`<stdatomic.h>`, `<mutex>`, `<condition_variable>`, `<thread.h>`).
-As of now, we only support C11 thread syntax (`thrd_t`, etc. from
-`<thread.h>`).
+Third, test programs must use the standard C11/C++11 library headers (see below
+for supported APIs). Notably, we only support C11 thread syntax (`thrd_t`, etc.
+from `<thread.h>`).
 
 Test programs may also use our included happens-before race detector by
 including <librace.h> and utilizing the appropriate functions
-(`store_{8,16,32,64}()` and `load_{8,16,32,64}()`) for loading/storing data from/to
-non-atomic shared memory.
+(`store_{8,16,32,64}()` and `load_{8,16,32,64}()`) for storing/loading data
+to/from non-atomic shared memory.
 
 CDSChecker can also check boolean assertions in your test programs. Just
 include `<model-assert.h>` and use the `MODEL_ASSERT()` macro in your test program.
@@ -160,6 +166,22 @@ available to the dynamic linker, using the `LD_LIBRARY_PATH` environment
 variable, for instance.
 
 
+### Supported C11/C++11 APIs ###
+
+To model-check multithreaded code properly, CDSChecker needs to instrument any
+concurrency-related API calls made in your code. Currently, we support parts of
+the following thread-support libraries. The C versions can be used in either C
+or C++.
+
+* `<atomic>`, `<cstdatomic>`, `<stdatomic.h>`
+* `<condition_variable>`
+* `<mutex>`
+* `<threads.h>`
+
+Because we want to extend support to legacy (i.e., non-C++11) compilers, we do
+not support some new C++11 features that can't be implemented in C++03 (e.g.,
+C++ `<thread>`).
+
 Reading an execution trace
 --------------------------
 
@@ -249,9 +271,59 @@ vector consists of the following values:
 
         CV[0] = 0, CV[1] = 7, CV[2] = 0, CV[3] = 10
 
+End of Execution Summary
+------------------------
+
+CDSChecker prints summary statistics at the end of each execution. These
+summaries are based off of a few different properties of an execution, which we
+will break down here:
+
+* An _infeasible_ execution is an execution which is not consistent with the
+  memory model. Such an execution can be considered overhead for the
+  model-checker, since it should never appear in practice.
+
+* A _buggy_ execution is an execution in which CDSChecker has found a real
+  bug: a data race, a deadlock, failure of a user-provided assertion, or an
+  uninitialized load, for instance. CDSChecker will only report bugs in feasible
+  executions.
 
-Other Notes
------------
+* A _redundant_ execution is a feasible execution that is exploring the same
+  state space explored by a previous feasible execution. Such exploration is
+  another instance of overhead, so CDSChecker terminates these executions as
+  soon as they are detected. CDSChecker is mostly able to avoid such executions
+  but may encounter them if a fairness option is enabled.
+
+Now, we can examine the end-of-execution summary of one test program:
+
+    $ ./run.sh test/rmwprog.o
+    + test/rmwprog.o
+    ******* Model-checking complete: *******
+    Number of complete, bug-free executions: 6
+    Number of redundant executions: 0
+    Number of buggy executions: 0
+    Number of infeasible executions: 29
+    Total executions: 35
+
+* _Number of complete, bug-free executions:_ these are feasible, non-buggy, and
+  non-redundant executions. They each represent different, legal behaviors you
+  can expect to see in practice.
+
+* _Number of redundant executions:_ these are feasible but redundant executions
+  that were terminated as soon as CDSChecker noticed the redundancy.
+
+* _Number of buggy executions:_ these are feasible, buggy executions. These are
+  the trouble spots where your program is triggering a bug or assertion.
+  Ideally, this number should be 0.
+
+* _Number of infeasible executions:_ these are infeasible executions,
+  representing some of the overhead of model-checking.
+
+* _Total executions:_ the total number of executions explored by CDSChecker.
+  Should be the sum of the above categories, since they are mutually exclusive.
+
+
+Other Notes and Pitfalls
+------------------------
 
 * Deadlock detection: CDSChecker can detect deadlocks. For instance, try the
   following test program.
@@ -271,6 +343,31 @@ Other Notes
   division by 0, for instance). In such programs, you might consider running
   CDSChecker with the `-u num` option.
 
+* Related to the previous point, CDSChecker may report more than one bug for a
+  particular candidate execution. This is because some bugs may not be
+  reportable until CDSChecker has explored more of the program, and in the
+  time between initial discovery and final assessment of the bug, CDSChecker may
+  discover another bug.
+
+* Data races may be reported as multiple bugs, one for each byte-address of the
+  data race in question. See, for example, this run:
+
+        $ ./run.sh test/releaseseq.o
+        ...
+        Bug report: 4 bugs detected
+          [BUG] Data race detected @ address 0x601078:
+            Access 1: write in thread  2 @ clock   4
+            Access 2:  read in thread  3 @ clock   9
+          [BUG] Data race detected @ address 0x601079:
+            Access 1: write in thread  2 @ clock   4
+            Access 2:  read in thread  3 @ clock   9
+          [BUG] Data race detected @ address 0x60107a:
+            Access 1: write in thread  2 @ clock   4
+            Access 2:  read in thread  3 @ clock   9
+          [BUG] Data race detected @ address 0x60107b:
+            Access 1: write in thread  2 @ clock   4
+            Access 2:  read in thread  3 @ clock   9
+
 
 See Also
 --------