src/mc/mc_snapshot.h

   1 /* Copyright (c) 2007-2014. The SimGrid Team.
   2  * All rights reserved.                                                     */
   3
   4 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   5  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
   6
   7 #ifndef MC_SNAPSHOT_H
   8 #define MC_SNAPSHOT_H
   9
  10 #include <sys/types.h> // off_t
  11 #include <stdint.h> // size_t
  12
  13 #include <simgrid_config.h>
  14 #include "../xbt/mmalloc/mmprivate.h"
  15 #include <xbt/asserts.h>
  16 #include <xbt/dynar.h>
  17
  18 #include "mc_forward.h"
  19 #include "mc_model_checker.h"
  20 #include "mc_page_store.h"
  21 #include "mc_mmalloc.h"
  22 #include "mc_address_space.h"
  23 #include "mc_unw.h"
  24
  25 SG_BEGIN_DECL()
  26
  27 // ***** Snapshot region
  28
  29 typedef enum e_mc_region_type_t {
  30   MC_REGION_TYPE_UNKNOWN = 0,
  31   MC_REGION_TYPE_HEAP = 1,
  32   MC_REGION_TYPE_DATA = 2
  33 } mc_region_type_t;
  34
  35 // TODO, use OO instead of this
  36 typedef enum e_mc_region_storeage_type_t {
  37   MC_REGION_STORAGE_TYPE_NONE = 0,
  38   MC_REGION_STORAGE_TYPE_FLAT = 1,
  39   MC_REGION_STORAGE_TYPE_CHUNKED = 2,
  40   MC_REGION_STORAGE_TYPE_PRIVATIZED = 3
  41 } mc_region_storage_type_t;
  42
  43 /** @brief Copy/snapshot of a given memory region
  44  *
  45  *  Different types of region snapshot storage types exist:
  46  *  <ul>
  47  *    <li>flat/dense snapshots are a simple copy of the region;</li>
  48  *    <li>sparse/per-page snapshots are snaapshots which shared
  49  *    identical pages.</li>
  50  *    <li>privatized (SMPI global variable privatisation).
  51  *  </ul>
  52  *
  53  *  This is handled with a variant based approch:
  54  *
  55  *    * `storage_type` identified the type of storage;
  56  *    * an anonymous enum is used to distinguish the relevant types for
  57  *      each type.
  58  */
  59 typedef struct s_mc_mem_region s_mc_mem_region_t, *mc_mem_region_t;
  60
  61 struct s_mc_mem_region {
  62   mc_region_type_t region_type;
  63   mc_region_storage_type_t storage_type;
  64   mc_object_info_t object_info;
  65
  66   /** @brief  Virtual address of the region in the simulated process */
  67   void *start_addr;
  68
  69   /** @brief Size of the data region in bytes */
  70   size_t size;
  71
  72   /** @brief Permanent virtual address of the region
  73    *
  74    * This is usually the same address as the simuilated process address.
  75    * However, when using SMPI privatization of global variables,
  76    * each SMPI process has its own set of global variables stored
  77    * at a different virtual address. The scheduler maps those region
  78    * on the region of the global variables.
  79    *
  80    * */
  81   void *permanent_addr;
  82
  83   union {
  84     struct {
  85       /** @brief Copy of the snapshot for flat snapshots regions (NULL otherwise) */
  86       void *data;
  87     } flat;
  88     struct {
  89       /** @brief Pages indices in the page store for per-page snapshots (NULL otherwise) */
  90       size_t* page_numbers;
  91     } chunked;
  92     struct {
  93       size_t regions_count;
  94       mc_mem_region_t* regions;
  95     } privatized;
  96   };
  97
  98 };
  99
 100 mc_mem_region_t mc_region_new_sparse(
 101   mc_region_type_t type, void *start_addr, void* data_addr, size_t size);
 102 void MC_region_destroy(mc_mem_region_t reg);
 103 void mc_region_restore_sparse(mc_process_t process, mc_mem_region_t reg);
 104
 105 static inline  __attribute__ ((always_inline))
 106 bool mc_region_contain(mc_mem_region_t region, const void* p)
 107 {
 108   return p >= region->start_addr &&
 109     p < (void*)((char*) region->start_addr + region->size);
 110 }
 111
 112 static inline __attribute__((always_inline))
 113 void* mc_translate_address_region(uintptr_t addr, mc_mem_region_t region)
 114 {
 115     size_t pageno = mc_page_number(region->start_addr, (void*) addr);
 116     size_t snapshot_pageno = region->chunked.page_numbers[pageno];
 117     const void* snapshot_page = mc_page_store_get_page(mc_model_checker->pages, snapshot_pageno);
 118     return (char*) snapshot_page + mc_page_offset((void*) addr);
 119 }
 120
 121 mc_mem_region_t mc_get_snapshot_region(const void* addr, mc_snapshot_t snapshot, int process_index);
 122
 123 /** \brief Translate a pointer from process address space to snapshot address space
 124  *
 125  *  The address space contains snapshot of the main/application memory:
 126  *  this function finds the address in a given snaphot for a given
 127  *  real/application address.
 128  *
 129  *  For read only memory regions and other regions which are not int the
 130  *  snapshot, the address is not changed.
 131  *
 132  *  \param addr     Application address
 133  *  \param snapshot The snapshot of interest (if NULL no translation is done)
 134  *  \return         Translated address in the snapshot address space
 135  * */
 136 static inline __attribute__((always_inline))
 137 void* mc_translate_address(uintptr_t addr, mc_snapshot_t snapshot, int process_index)
 138 {
 139
 140   // If not in a process state/clone:
 141   if (!snapshot) {
 142     return (uintptr_t *) addr;
 143   }
 144
 145   mc_mem_region_t region = mc_get_snapshot_region((void*) addr, snapshot, process_index);
 146
 147   xbt_assert(mc_region_contain(region, (void*) addr), "Trying to read out of the region boundary.");
 148
 149   if (!region) {
 150     return (void *) addr;
 151   }
 152
 153   switch (region->storage_type) {
 154   case MC_REGION_STORAGE_TYPE_NONE:
 155   default:
 156     xbt_die("Storage type not supported");
 157
 158   case MC_REGION_STORAGE_TYPE_FLAT:
 159     {
 160       uintptr_t offset = addr - (uintptr_t) region->start_addr;
 161       return (void *) ((uintptr_t) region->flat.data + offset);
 162     }
 163
 164   case MC_REGION_STORAGE_TYPE_CHUNKED:
 165     return mc_translate_address_region(addr, region);
 166
 167   case MC_REGION_STORAGE_TYPE_PRIVATIZED:
 168     {
 169       xbt_assert(process_index >=0,
 170         "Missing process index for privatized region");
 171       xbt_assert((size_t) process_index < region->privatized.regions_count,
 172         "Out of range process index");
 173       mc_mem_region_t subregion = region->privatized.regions[process_index];
 174       xbt_assert(subregion, "Missing memory region for process %i", process_index);
 175       return mc_translate_address(addr, snapshot, process_index);
 176     }
 177   }
 178 }
 179
 180 // ***** MC Snapshot
 181
 182 /** Ignored data
 183  *
 184  *  Some parts of the snapshot are ignored by zeroing them out: the real
 185  *  values is stored here.
 186  * */
 187 typedef struct s_mc_snapshot_ignored_data {
 188   void* start;
 189   size_t size;
 190   void* data;
 191 } s_mc_snapshot_ignored_data_t, *mc_snapshot_ignored_data_t;
 192
 193 typedef struct s_fd_infos{
 194   char *filename;
 195   int number;
 196   off_t current_position;
 197   int flags;
 198 }s_fd_infos_t, *fd_infos_t;
 199
 200 struct s_mc_snapshot {
 201   mc_process_t process;
 202   int num_state;
 203   s_mc_address_space_t address_space;
 204   size_t heap_bytes_used;
 205   mc_mem_region_t* snapshot_regions;
 206   size_t snapshot_regions_count;
 207   xbt_dynar_t enabled_processes;
 208   int privatization_index;
 209   size_t *stack_sizes;
 210   xbt_dynar_t stacks;
 211   xbt_dynar_t to_ignore;
 212   uint64_t hash;
 213   xbt_dynar_t ignored_data;
 214   int total_fd;
 215   fd_infos_t *current_fd;
 216 };
 217
 218 static inline __attribute__ ((always_inline))
 219 mc_mem_region_t mc_get_region_hinted(void* addr, mc_snapshot_t snapshot, int process_index, mc_mem_region_t region)
 220 {
 221   if (mc_region_contain(region, addr))
 222     return region;
 223   else
 224     return mc_get_snapshot_region(addr, snapshot, process_index);
 225 }
 226
 227 /** Information about a given stack frame
 228  *
 229  */
 230 typedef struct s_mc_stack_frame {
 231   /** Instruction pointer */
 232   unw_word_t ip;
 233   /** Stack pointer */
 234   unw_word_t sp;
 235   unw_word_t frame_base;
 236   dw_frame_t frame;
 237   char* frame_name;
 238   unw_cursor_t unw_cursor;
 239 } s_mc_stack_frame_t, *mc_stack_frame_t;
 240
 241 typedef struct s_mc_snapshot_stack{
 242   xbt_dynar_t local_variables;
 243   mc_unw_context_t context;
 244   xbt_dynar_t stack_frames; // mc_stack_frame_t
 245   int process_index;
 246 }s_mc_snapshot_stack_t, *mc_snapshot_stack_t;
 247
 248 typedef struct s_mc_global_t {
 249   mc_snapshot_t snapshot;
 250   int raw_mem_set;
 251   int prev_pair;
 252   char *prev_req;
 253   int initial_communications_pattern_done;
 254   int recv_deterministic;
 255   int send_deterministic;
 256   char *send_diff;
 257   char *recv_diff;
 258 }s_mc_global_t, *mc_global_t;
 259
 260 typedef struct s_mc_checkpoint_ignore_region{
 261   void *addr;
 262   size_t size;
 263 }s_mc_checkpoint_ignore_region_t, *mc_checkpoint_ignore_region_t;
 264
 265 static const void* mc_snapshot_get_heap_end(mc_snapshot_t snapshot);
 266
 267 mc_snapshot_t MC_take_snapshot(int num_state);
 268 void MC_restore_snapshot(mc_snapshot_t);
 269 void MC_free_snapshot(mc_snapshot_t);
 270
 271 int mc_important_snapshot(mc_snapshot_t snapshot);
 272
 273 size_t* mc_take_page_snapshot_region(mc_process_t process,
 274   void* data, size_t page_count);
 275 void mc_free_page_snapshot_region(size_t* pagenos, size_t page_count);
 276 void mc_restore_page_snapshot_region(
 277   mc_process_t process,
 278   void* start_addr, size_t page_count, size_t* pagenos);
 279
 280 const void* MC_region_read_fragmented(mc_mem_region_t region, void* target, const void* addr, size_t size);
 281
 282 const void* MC_snapshot_read(mc_snapshot_t snapshot, adress_space_read_flags_t flags,
 283   void* target, const void* addr, size_t size, int process_index);
 284 int MC_snapshot_region_memcmp(
 285   const void* addr1, mc_mem_region_t region1,
 286   const void* addr2, mc_mem_region_t region2, size_t size);
 287 int MC_snapshot_memcmp(
 288   const void* addr1, mc_snapshot_t snapshot1,
 289   const void* addr2, mc_snapshot_t snapshot2, int process_index, size_t size);
 290
 291 static inline __attribute__ ((always_inline))
 292 const void* MC_snapshot_read_pointer(mc_snapshot_t snapshot, const void* addr, int process_index)
 293 {
 294   void* res;
 295   return *(const void**) MC_snapshot_read(snapshot, MC_ADDRESS_SPACE_READ_FLAGS_LAZY,
 296     &res, addr, sizeof(void*), process_index);
 297 }
 298
 299 static inline __attribute__ ((always_inline))
 300 const void* mc_snapshot_get_heap_end(mc_snapshot_t snapshot)
 301 {
 302   if(snapshot==NULL)
 303       xbt_die("snapshot is NULL");
 304   return MC_process_get_heap(&mc_model_checker->process)->breakval;
 305 }
 306
 307 /** @brief Read memory from a snapshot region
 308  *
 309  *  @param addr    Process (non-snapshot) address of the data
 310  *  @param region  Snapshot memory region where the data is located
 311  *  @param target  Buffer to store the value
 312  *  @param size    Size of the data to read in bytes
 313  *  @return Pointer where the data is located (target buffer of original location)
 314  */
 315 static inline __attribute__((always_inline))
 316 const void* MC_region_read(mc_mem_region_t region, void* target, const void* addr, size_t size)
 317 {
 318   if (region==NULL)
 319     // Should be deprecated:
 320     return addr;
 321
 322   uintptr_t offset = (char*) addr - (char*) region->start_addr;
 323
 324   xbt_assert(mc_region_contain(region, addr),
 325     "Trying to read out of the region boundary.");
 326
 327   switch (region->storage_type) {
 328   case MC_REGION_STORAGE_TYPE_NONE:
 329   default:
 330     xbt_die("Storage type not supported");
 331
 332   case MC_REGION_STORAGE_TYPE_FLAT:
 333     return (char*) region->flat.data + offset;
 334
 335   case MC_REGION_STORAGE_TYPE_CHUNKED:
 336     {
 337       // Last byte of the region:
 338       void* end = (char*) addr + size - 1;
 339       if (mc_same_page(addr, end) ) {
 340         // The memory is contained in a single page:
 341         return mc_translate_address_region((uintptr_t) addr, region);
 342       } else {
 343         // The memory spans several pages:
 344         return MC_region_read_fragmented(region, target, addr, size);
 345       }
 346     }
 347
 348   // We currently do not pass the process_index to this function so we assume
 349   // that the privatized region has been resolved in the callers:
 350   case MC_REGION_STORAGE_TYPE_PRIVATIZED:
 351     xbt_die("Storage type not supported");
 352   }
 353 }
 354
 355 static inline __attribute__ ((always_inline))
 356 void* MC_region_read_pointer(mc_mem_region_t region, const void* addr)
 357 {
 358   void* res;
 359   return *(void**) MC_region_read(region, &res, addr, sizeof(void*));
 360 }
 361
 362 SG_END_DECL()
 363
 364 #endif