Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
5a7e590563f272a5a79a3d5bfd8d40b487e3c11a
[simgrid.git] / include / simgrid / s4u / Actor.hpp
1 /* Copyright (c) 2006-2021. The SimGrid Team. All rights reserved.          */
2
3 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
4  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
5
6 #ifndef SIMGRID_S4U_ACTOR_HPP
7 #define SIMGRID_S4U_ACTOR_HPP
8
9 #include <simgrid/forward.h>
10
11 #include <simgrid/chrono.hpp>
12 #include <xbt/Extendable.hpp>
13 #include <xbt/signal.hpp>
14 #include <xbt/string.hpp>
15
16 #include <functional>
17 #include <unordered_map>
18
19 namespace simgrid {
20
21 extern template class XBT_PUBLIC xbt::Extendable<s4u::Actor>;
22
23 namespace s4u {
24
25 /** An actor is an independent stream of execution in your distributed application.
26  *
27  * \rst
28  * It is located on a (simulated) :cpp:class:`host <simgrid::s4u::Host>`, but can interact
29  * with the whole simulated platform.
30  *
31  * You can think of an actor as a process in your distributed application, or as a thread in a multithreaded program.
32  * This is the only component in SimGrid that actually does something on its own, executing its own code.
33  * A resource will not get used if you don't schedule activities on them. This is the code of Actors that create and
34  * schedule these activities. **Please refer to the** :ref:`examples <s4u_ex_actors>` **for more information.**
35  *
36  * This API is strongly inspired from the C++11 threads.
37  * The `documentation of this standard <http://en.cppreference.com/w/cpp/thread>`_
38  * may help to understand the philosophy of the SimGrid actors.
39  *
40  * \endrst */
41 class XBT_PUBLIC Actor : public xbt::Extendable<Actor> {
42 #ifndef DOXYGEN
43   friend Exec;
44   friend Mailbox;
45   friend kernel::actor::ActorImpl;
46   friend kernel::activity::MailboxImpl;
47
48   kernel::actor::ActorImpl* const pimpl_;
49 #endif
50
51   explicit Actor(kernel::actor::ActorImpl* pimpl) : pimpl_(pimpl) {}
52
53 public:
54 #ifndef DOXYGEN
55   // ***** No copy *****
56   Actor(Actor const&) = delete;
57   Actor& operator=(Actor const&) = delete;
58
59   // ***** Reference count *****
60   friend XBT_PUBLIC void intrusive_ptr_add_ref(const Actor* actor);
61   friend XBT_PUBLIC void intrusive_ptr_release(const Actor* actor);
62 #endif
63   /** Retrieve the amount of references on that object. Useful to debug the automatic refcounting */
64   int get_refcount() const;
65
66   // ***** Actor creation *****
67   /** Retrieve a reference to myself */
68   static Actor* self();
69
70   /** Fired when a new actor has been created **/
71   static xbt::signal<void(Actor&)> on_creation;
72   /** Signal to others that an actor has been suspended**/
73   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_suspend;
74   /** Signal to others that an actor has been resumed **/
75   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_resume;
76   /** Signal to others that an actor is sleeping **/
77   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_sleep;
78   /** Signal to others that an actor wakes up for a sleep **/
79   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_wake_up;
80   /** Signal to others that an actor is has been migrated to another host **/
81   static xbt::signal<void(const Actor&, const Host& previous_location)> on_host_change;
82 #ifndef DOXYGEN
83   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_migration_start; // XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v329
84   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_migration_end;   // XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v329
85 #endif
86
87   /** Signal indicating that an actor terminated its code.
88    *  @beginrst
89    *  The actor may continue to exist if it is still referenced in the simulation, but it's not active anymore.
90    *  If you want to free extra data when the actor's destructor is called, use :cpp:var:`Actor::on_destruction`.
91    *  If you want to register to the termination of a given actor, use :cpp:func:`this_actor::on_exit()` instead.
92    *  @endrst
93    */
94   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_termination;
95   /** Signal indicating that an actor is about to disappear (its destructor was called).
96    *  This signal is fired for any destructed actor, which is mostly useful when designing plugins and extensions.
97    *  If you want to react to the end of the actor's code, use Actor::on_termination instead.
98    *  If you want to register to the termination of a given actor, use this_actor::on_exit() instead.*/
99   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_destruction;
100
101   /** Create an actor from a std::function<void()>.
102    *  If the actor is restarted, it gets a fresh copy of the function. */
103   static ActorPtr create(const std::string& name, s4u::Host* host, const std::function<void()>& code);
104   /** Create an actor, but don't start it yet.
105    *
106    * This is useful to set some properties or extension before actually starting it */
107   static ActorPtr init(const std::string& name, s4u::Host* host);
108   ActorPtr set_stacksize(unsigned stacksize);
109   /** Start a previously initialized actor */
110   ActorPtr start(const std::function<void()>& code);
111
112   /** Create an actor from a callable thing. */
113   template <class F> static ActorPtr create(const std::string& name, s4u::Host* host, F code)
114   {
115     return create(name, host, std::function<void()>(std::move(code)));
116   }
117
118   /** Create an actor using a callable thing and its arguments.
119    *
120    * Note that the arguments will be copied, so move-only parameters are forbidden */
121
122   template <class F, class... Args,
123             // This constructor is enabled only if the call code(args...) is valid:
124 #ifndef DOXYGEN /* breathe seem to choke on function signatures in template parameter, see breathe#611 */
125             typename = typename std::result_of_t<F(Args...)>
126 #endif
127             >
128   static ActorPtr create(const std::string& name, s4u::Host* host, F code, Args... args)
129   {
130     return create(name, host, std::bind(std::move(code), std::move(args)...));
131   }
132
133   /** Create actor from function name and a vector of strings as arguments. */
134   static ActorPtr create(const std::string& name, s4u::Host* host, const std::string& function,
135                          std::vector<std::string> args);
136
137   // ***** Methods *****
138   /** This actor will be automatically terminated when the last non-daemon actor finishes **/
139   void daemonize();
140
141   /** Returns whether or not this actor has been daemonized or not **/
142   bool is_daemon() const;
143
144   /** Retrieves the name of that actor as a C++ string */
145   const simgrid::xbt::string& get_name() const;
146   /** Retrieves the name of that actor as a C string */
147   const char* get_cname() const;
148   /** Retrieves the host on which that actor is running */
149   Host* get_host() const;
150   /** Retrieves the actor ID of that actor */
151   aid_t get_pid() const;
152   /** Retrieves the actor ID of that actor's creator */
153   aid_t get_ppid() const;
154
155   /** Suspend an actor, that is blocked until resumeed by another actor */
156   void suspend();
157
158   /** Resume an actor that was previously suspended */
159   void resume();
160
161   /** Returns true if the actor is suspended. */
162   bool is_suspended() const;
163
164   /** If set to true, the actor will automatically restart when its host reboots */
165   void set_auto_restart(bool autorestart);
166
167   /** Add a function to the list of "on_exit" functions for the current actor. The on_exit functions are the functions
168    * executed when your actor is killed. You should use them to free the data used by your actor.
169    *
170    * Please note that functions registered in this signal cannot do any simcall themselves. It means that they cannot
171    * send or receive messages, acquire or release mutexes, nor even modify a host property or something. Not only are
172    * blocking functions forbidden in this setting, but also modifications to the global state.
173    *
174    * The parameter of on_exit's callbacks denotes whether or not the actor's execution failed.
175    * It will be set to true if the actor was killed or failed because of an exception,
176    * while it will remain to false if the actor terminated gracefully.
177    */
178   void on_exit(const std::function<void(bool /*failed*/)>& fun) const;
179
180   /** Sets the time at which that actor should be killed */
181   void set_kill_time(double time);
182   /** Retrieves the time at which that actor will be killed (or -1 if not set) */
183   double get_kill_time() const;
184
185   /** @brief Moves the actor to another host
186    *
187    * If the actor is currently blocked on an execution activity, the activity is also
188    * migrated to the new host. If it's blocked on another kind of activity, an error is
189    * raised as the mandated code is not written yet. Please report that bug if you need it.
190    *
191    * Asynchronous activities started by the actor are not migrated automatically, so you have
192    * to take care of this yourself (only you knows which ones should be migrated).
193    */
194   void set_host(Host* new_host);
195 #ifndef DOXYGEN
196   XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v329("Please use set_host() instead") void migrate(Host* new_host) { set_host(new_host); }
197 #endif
198
199   /** Ask the actor to die.
200    *
201    * Any blocking activity will be canceled, and it will be rescheduled to free its memory.
202    * Being killed is not something that actors can defer or avoid.
203    */
204   void kill();
205
206   /** Retrieves the actor that have the given PID (or nullptr if not existing) */
207   static ActorPtr by_pid(aid_t pid);
208
209   /** Wait for the actor to finish.
210    *
211    * Blocks the calling actor until the joined actor is terminated. If actor alice executes bob.join(), then alice is
212    * blocked until bob terminates.
213    */
214   void join() const;
215
216   /** Wait for the actor to finish, or for the timeout to elapse.
217    *
218    * Blocks the calling actor until the joined actor is terminated. If actor alice executes bob.join(), then alice is
219    * blocked until bob terminates.
220    */
221   void join(double timeout) const;
222   /** Kill that actor and restart it from start. */
223   Actor* restart();
224
225   /** Kill all actors (but the issuer). Being killed is not something that actors can delay or avoid. */
226   static void kill_all();
227
228   /** Returns the internal implementation of this actor */
229   kernel::actor::ActorImpl* get_impl() const { return pimpl_; }
230
231   /** Retrieve the list of properties for that actor */
232   const std::unordered_map<std::string, std::string>*
233   get_properties() const; // FIXME: do not export the map, but only the keys or something
234
235   /** Retrieve the property value (or nullptr if not set) */
236   const char* get_property(const std::string& key) const;
237
238   /** Set a property (old values will be overwritten) */
239   void set_property(const std::string& key, const std::string& value);
240 };
241
242 /** @ingroup s4u_api
243  *  @brief Static methods working on the current actor (see @ref s4u::Actor) */
244 namespace this_actor {
245
246 XBT_PUBLIC bool is_maestro();
247
248 /** Block the current actor sleeping for that amount of seconds */
249 XBT_PUBLIC void sleep_for(double duration);
250 /** Block the current actor sleeping until the specified timestamp */
251 XBT_PUBLIC void sleep_until(double wakeup_time);
252
253 template <class Rep, class Period> inline void sleep_for(std::chrono::duration<Rep, Period> duration)
254 {
255   auto seconds = std::chrono::duration_cast<SimulationClockDuration>(duration);
256   this_actor::sleep_for(seconds.count());
257 }
258
259 template <class Duration> inline void sleep_until(const SimulationTimePoint<Duration>& wakeup_time)
260 {
261   auto timeout_native = std::chrono::time_point_cast<SimulationClockDuration>(wakeup_time);
262   this_actor::sleep_until(timeout_native.time_since_epoch().count());
263 }
264
265 /** Block the current actor, computing the given amount of flops */
266 XBT_PUBLIC void execute(double flop);
267
268 /** Block the current actor, computing the given amount of flops at the given priority.
269  *  An execution of priority 2 computes twice as fast as an execution at priority 1. */
270 XBT_PUBLIC void execute(double flop, double priority);
271
272 /**
273  * @example examples/cpp/exec-ptask/s4u-exec-ptask.cpp
274  */
275
276 /** Block the current actor until the built parallel execution terminates
277  *
278  * \rst
279  * .. _API_s4u_parallel_execute:
280  *
281  * **Example of use:** `examples/cpp/exec-ptask/s4u-exec-ptask.cpp
282  * <https://framagit.org/simgrid/simgrid/tree/master/examples/cpp/exec-ptask/s4u-exec-ptask.cpp>`_
283  *
284  * Parallel executions convenient abstractions of parallel computational kernels that span over several machines,
285  * such as a PDGEM and the other ScaLAPACK routines. If you are interested in the effects of such parallel kernel
286  * on the platform (e.g. to schedule them wisely), there is no need to model them in all details of their internal
287  * execution and communications. It is much more convenient to model them as a single execution activity that spans
288  * over several hosts. This is exactly what s4u's Parallel Executions are.
289  *
290  * To build such an object, you need to provide a list of hosts that are involved in the parallel kernel (the
291  * actor's own host may or may not be in this list) and specify the amount of computations that should be done by
292  * each host, using a vector of flops amount. Then, you should specify the amount of data exchanged between each
293  * hosts during the parallel kernel. For that, a matrix of values is expected.
294  *
295  * It is OK to build a parallel execution without any computation and/or without any communication.
296  * Just pass an empty vector to the corresponding parameter.
297  *
298  * For example, if your list of hosts is ``[host0, host1]``, passing a vector ``[1000, 2000]`` as a `flops_amount`
299  * vector means that `host0` should compute 1000 flops while `host1` will compute 2000 flops. A matrix of
300  * communications' sizes of ``[0, 1, 2, 3]`` specifies the following data exchanges:
301  *
302  * - from host0: [ to host0:  0 bytes; to host1: 1 byte ]
303  *
304  * - from host1: [ to host0: 2 bytes; to host1: 3 bytes ]
305  *
306  * Or, in other words:
307  *
308  * - From host0 to host0: 0 bytes are exchanged
309  *
310  * - From host0 to host1: 1 byte is exchanged
311  *
312  * - From host1 to host0: 2 bytes are exchanged
313  *
314  * - From host1 to host1: 3 bytes are exchanged
315  *
316  * In a parallel execution, all parts (all executions on each hosts, all communications) progress exactly at the
317  * same pace, so they all terminate at the exact same pace. If one part is slow because of a slow resource or
318  * because of contention, this slows down the parallel execution as a whole.
319  *
320  * These objects are somewhat surprising from a modeling point of view. For example, the unit of their speed is
321  * somewhere between flop/sec and byte/sec. Arbitrary parallel executions will simply not work with the usual platform
322  * models, and you must :ref:`use the ptask_L07 host model <options_model_select>` for that. Note that you can mix
323  * regular executions and communications with parallel executions, provided that the host model is ptask_L07.
324  *
325  * \endrst
326  */
327 /** Block the current actor until the built parallel execution completes */
328 XBT_PUBLIC void parallel_execute(const std::vector<s4u::Host*>& hosts, const std::vector<double>& flops_amounts,
329                                  const std::vector<double>& bytes_amounts);
330
331 XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v329("Please use exec_init(...)->wait_for(timeout)") XBT_PUBLIC
332     void parallel_execute(const std::vector<s4u::Host*>& hosts, const std::vector<double>& flops_amounts,
333                           const std::vector<double>& bytes_amounts, double timeout);
334
335 /** Initialize a sequential execution that must then be started manually */
336 XBT_PUBLIC ExecPtr exec_init(double flops_amounts);
337 /** Initialize a parallel execution that must then be started manually */
338 XBT_PUBLIC ExecPtr exec_init(const std::vector<s4u::Host*>& hosts, const std::vector<double>& flops_amounts,
339                              const std::vector<double>& bytes_amounts);
340
341 XBT_PUBLIC ExecPtr exec_async(double flops_amounts);
342
343 /** @brief Returns the actor ID of the current actor. */
344 XBT_PUBLIC aid_t get_pid();
345
346 /** @brief Returns the ancestor's actor ID of the current actor. */
347 XBT_PUBLIC aid_t get_ppid();
348
349 /** @brief Returns the name of the current actor. */
350 XBT_PUBLIC std::string get_name();
351 /** @brief Returns the name of the current actor as a C string. */
352 XBT_PUBLIC const char* get_cname();
353
354 /** @brief Returns the name of the host on which the current actor is running. */
355 XBT_PUBLIC Host* get_host();
356
357 /** @brief Suspend the current actor, that is blocked until resume()ed by another actor. */
358 XBT_PUBLIC void suspend();
359
360 /** @brief Yield the current actor. */
361 XBT_PUBLIC void yield();
362
363 /** @brief kill the current actor. */
364 XBT_PUBLIC void exit();
365
366 /** @brief Add a function to the list of "on_exit" functions of the current actor.
367  *
368  * The on_exit functions are the functions executed when your actor is killed. You should use them to free the data used
369  * by your actor.
370  *
371  * Please note that functions registered in this signal cannot do any simcall themselves. It means that they cannot
372  * send or receive messages, acquire or release mutexes, nor even modify a host property or something. Not only are
373  * blocking functions forbidden in this setting, but also modifications to the global state.
374  *
375  * The parameter of on_exit's callbacks denotes whether or not the actor's execution failed.
376  * It will be set to true if the actor was killed or failed because of an exception or if the simulation deadlocked,
377  * while it will remain to false if the actor terminated gracefully.
378  */
379
380 XBT_PUBLIC void on_exit(const std::function<void(bool)>& fun);
381
382 /** @brief Migrate the current actor to a new host. */
383 XBT_PUBLIC void set_host(Host* new_host);
384 #ifndef DOXYGEN
385 XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v329("Please use set_host() instead") XBT_PUBLIC void migrate(Host* new_host);
386 #endif
387 }
388
389
390 }} // namespace simgrid::s4u
391
392
393 #endif /* SIMGRID_S4U_ACTOR_HPP */