Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
a19f0934e01a2a275f7da838893d33a2faef2789
[simgrid.git] / src / mc / remote / CheckerSide.cpp
1 /* Copyright (c) 2007-2023. 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 #include "src/mc/remote/CheckerSide.hpp"
7 #include "src/mc/explo/Exploration.hpp"
8 #include "src/mc/explo/LivenessChecker.hpp"
9 #include "src/mc/sosp/RemoteProcessMemory.hpp"
10 #include "xbt/system_error.hpp"
11
12 #ifdef __linux__
13 #include <sys/prctl.h>
14 #endif
15
16 #include <boost/tokenizer.hpp>
17 #include <csignal>
18 #include <fcntl.h>
19 #include <sys/ptrace.h>
20 #include <sys/wait.h>
21
22 #ifdef __linux__
23 #define WAITPID_CHECKED_FLAGS __WALL
24 #else
25 #define WAITPID_CHECKED_FLAGS 0
26 #endif
27
28 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(mc_checkerside, mc, "MC communication with the application");
29
30 static simgrid::config::Flag<std::string> _sg_mc_setenv{
31     "model-check/setenv", "Extra environment variables to pass to the child process (ex: 'AZE=aze;QWE=qwe').", "",
32     [](std::string_view value) {
33       xbt_assert(value.empty() || value.find('=', 0) != std::string_view::npos,
34                  "The 'model-check/setenv' parameter must be like 'AZE=aze', but it does not contain an equal sign.");
35     }};
36
37 namespace simgrid::mc {
38
39 XBT_ATTRIB_NORETURN static void run_child_process(int socket, const std::vector<char*>& args, bool need_ptrace)
40 {
41   /* On startup, simix_global_init() calls simgrid::mc::Client::initialize(), which checks whether the MC_ENV_SOCKET_FD
42    * env variable is set. If so, MC mode is assumed, and the client is setup from its side
43    */
44
45 #ifdef __linux__
46   // Make sure we do not outlive our parent
47   sigset_t mask;
48   sigemptyset(&mask);
49   xbt_assert(sigprocmask(SIG_SETMASK, &mask, nullptr) >= 0, "Could not unblock signals");
50   xbt_assert(prctl(PR_SET_PDEATHSIG, SIGHUP) == 0, "Could not PR_SET_PDEATHSIG");
51 #endif
52
53   // Remove CLOEXEC to pass the socket to the application
54   int fdflags = fcntl(socket, F_GETFD, 0);
55   xbt_assert(fdflags != -1 && fcntl(socket, F_SETFD, fdflags & ~FD_CLOEXEC) != -1,
56              "Could not remove CLOEXEC for socket");
57
58   setenv(MC_ENV_SOCKET_FD, std::to_string(socket).c_str(), 1);
59   if (need_ptrace)
60     setenv("MC_NEED_PTRACE", "1", 1);
61
62   /* Setup the tokenizer that parses the cfg:model-check/setenv parameter */
63   using Tokenizer = boost::tokenizer<boost::char_separator<char>>;
64   boost::char_separator<char> semicol_sep(";");
65   boost::char_separator<char> equal_sep("=");
66   Tokenizer token_vars(_sg_mc_setenv.get(), semicol_sep); /* Iterate over all FOO=foo parts */
67   for (const auto& token : token_vars) {
68     std::vector<std::string> kv;
69     Tokenizer token_kv(token, equal_sep);
70     for (const auto& t : token_kv) /* Iterate over 'FOO' and then 'foo' in that 'FOO=foo' */
71       kv.push_back(t);
72     xbt_assert(kv.size() == 2, "Parse error on 'model-check/setenv' value %s. Does it contain an equal sign?",
73                token.c_str());
74     XBT_INFO("setenv '%s'='%s'", kv[0].c_str(), kv[1].c_str());
75     setenv(kv[0].c_str(), kv[1].c_str(), 1);
76   }
77
78   /* And now, exec the child process */
79   int i = 1;
80   while (args[i] != nullptr && args[i][0] == '-')
81     i++;
82
83   xbt_assert(args[i] != nullptr,
84              "Unable to find a binary to exec on the command line. Did you only pass config flags?");
85
86   execvp(args[i], args.data() + i);
87   XBT_CRITICAL("The model-checked process failed to exec(%s): %s.\n"
88                "        Make sure that your binary exists on disk and is executable.",
89                args[i], strerror(errno));
90   if (strchr(args[i], '=') != nullptr)
91     XBT_CRITICAL("If you want to pass environment variables to the application, please use --cfg=model-check/setenv:%s",
92                  args[i]);
93
94   xbt_die("Aborting now.");
95 }
96
97 static void wait_application_process(pid_t pid)
98 {
99   XBT_DEBUG("Waiting for the model-checked process");
100   int status;
101
102   // The model-checked process SIGSTOP itself to signal it's ready:
103   xbt_assert(waitpid(pid, &status, WAITPID_CHECKED_FLAGS) == pid && WIFSTOPPED(status) && WSTOPSIG(status) == SIGSTOP,
104              "Could not wait model-checked process");
105
106   errno = 0;
107 #ifdef __linux__
108   ptrace(PTRACE_SETOPTIONS, pid, nullptr, PTRACE_O_TRACEEXIT);
109   ptrace(PTRACE_CONT, pid, 0, 0);
110 #elif defined BSD
111   ptrace(PT_CONTINUE, pid, (caddr_t)1, 0);
112 #else
113 #error "no ptrace equivalent coded for this platform"
114 #endif
115   xbt_assert(errno == 0,
116              "Ptrace does not seem to be usable in your setup (errno: %d). "
117              "If you run from within a docker, adding `--cap-add SYS_PTRACE` to the docker line may help. "
118              "If it does not help, please report this bug.",
119              errno);
120 }
121
122 void CheckerSide::setup_events(bool socket_only)
123 {
124   auto* base = event_base_new();
125   base_.reset(base);
126
127   socket_event_ = event_new(
128       base, get_channel().get_socket(), EV_READ | EV_PERSIST,
129       [](evutil_socket_t, short events, void* arg) {
130         auto checker = static_cast<simgrid::mc::CheckerSide*>(arg);
131         if (events == EV_READ) {
132           std::array<char, MC_MESSAGE_LENGTH> buffer;
133           ssize_t size = recv(checker->get_channel().get_socket(), buffer.data(), buffer.size(), MSG_DONTWAIT);
134           if (size == -1) {
135             XBT_ERROR("Channel::receive failure: %s", strerror(errno));
136             if (errno != EAGAIN)
137               throw simgrid::xbt::errno_error();
138           }
139
140           if (size == 0) // The app closed the socket. It must be dead by now.
141             checker->handle_waitpid();
142           else if (not checker->handle_message(buffer.data(), size))
143             checker->break_loop();
144         } else {
145           xbt_die("Unexpected event");
146         }
147       },
148       this);
149   event_add(socket_event_, nullptr);
150
151   if (socket_only) {
152     signal_event_ = nullptr;
153   } else {
154     signal_event_ = event_new(
155         base, SIGCHLD, EV_SIGNAL | EV_PERSIST,
156         [](evutil_socket_t sig, short events, void* arg) {
157           auto checker = static_cast<simgrid::mc::CheckerSide*>(arg);
158           if (events == EV_SIGNAL) {
159             if (sig == SIGCHLD)
160               checker->handle_waitpid();
161             else
162               xbt_die("Unexpected signal: %d", sig);
163           } else {
164             xbt_die("Unexpected event");
165           }
166         },
167         this);
168     event_add(signal_event_, nullptr);
169   }
170 }
171
172 /* When this constructor is called, no other checkerside exists */
173 CheckerSide::CheckerSide(const std::vector<char*>& args, bool need_memory_info) : running_(true)
174 {
175   // Create an AF_LOCAL socketpair used for exchanging messages between the model-checker process (ancestor)
176   // and the application process (child)
177   int sockets[2];
178   xbt_assert(socketpair(AF_LOCAL, SOCK_SEQPACKET | SOCK_CLOEXEC, 0, sockets) != -1, "Could not create socketpair: %s",
179              strerror(errno));
180
181   pid_ = fork();
182   xbt_assert(pid_ >= 0, "Could not fork application process");
183
184   if (pid_ == 0) { // Child
185     ::close(sockets[1]);
186     run_child_process(sockets[0], args, need_memory_info); // We need ptrace if we need the mem info
187     DIE_IMPOSSIBLE;
188   }
189
190   // Parent (model-checker):
191   ::close(sockets[0]);
192   channel_.reset_socket(sockets[1]);
193
194   setup_events(false); /* we need a signal handler too */
195   if (need_memory_info) {
196     // setup ptrace and sync with the app
197     wait_application_process(pid_);
198
199     // Request the initial memory on need
200     channel_.send(MessageType::NEED_MEMINFO);
201     s_mc_message_need_meminfo_reply_t answer;
202     ssize_t answer_size = channel_.receive(answer);
203     xbt_assert(answer_size != -1, "Could not receive message");
204     xbt_assert(answer.type == MessageType::NEED_MEMINFO_REPLY,
205                "The received message is not the NEED_MEMINFO_REPLY I was expecting but of type %s",
206                to_c_str(answer.type));
207     xbt_assert(answer_size == sizeof answer, "Broken message (size=%zd; expected %zu)", answer_size, sizeof answer);
208
209     /* We now have enough info to create the memory address space */
210     remote_memory_ = std::make_unique<simgrid::mc::RemoteProcessMemory>(pid_, answer.mmalloc_default_mdp);
211   }
212
213   wait_for_requests();
214 }
215
216 CheckerSide::~CheckerSide()
217 {
218   event_del(socket_event_);
219   event_free(socket_event_);
220   if (signal_event_ != nullptr) {
221     event_del(signal_event_);
222     event_free(signal_event_);
223   }
224 }
225
226 /* This constructor is called when cloning a checkerside to get its application to fork away */
227 CheckerSide::CheckerSide(int socket, CheckerSide* child_checker)
228     : channel_(socket), running_(true), child_checker_(child_checker)
229 {
230   setup_events(true); // We already have a signal handled in that case
231
232   s_mc_message_int_t answer;
233   ssize_t s = get_channel().receive(answer);
234   xbt_assert(s != -1, "Could not receive answer to FORK_REPLY");
235   xbt_assert(s == sizeof answer, "Broken message (size=%zd; expected %zu)", s, sizeof answer);
236   xbt_assert(answer.type == MessageType::FORK_REPLY,
237              "Received unexpected message %s (%i); expected MessageType::FORK_REPLY (%i)", to_c_str(answer.type),
238              (int)answer.type, (int)MessageType::FORK_REPLY);
239   pid_ = answer.value;
240
241   wait_for_requests();
242 }
243
244 std::unique_ptr<CheckerSide> CheckerSide::clone(int master_socket)
245 {
246   s_mc_message_int_t m = {};
247   m.type               = MessageType::FORK;
248   m.value              = getpid();
249   xbt_assert(get_channel().send(m) == 0, "Could not ask the app to fork on need.");
250
251   int sock = accept(master_socket, nullptr /* I know who's connecting*/, nullptr);
252   xbt_assert(sock > 0, "Cannot accept the incomming connection of the forked app: %s.", strerror(errno));
253
254   return std::make_unique<CheckerSide>(sock, this);
255 }
256
257 void CheckerSide::finalize(bool terminate_asap)
258 {
259   s_mc_message_int_t m = {};
260   m.type               = MessageType::FINALIZE;
261   m.value              = terminate_asap;
262   xbt_assert(get_channel().send(m) == 0, "Could not ask the app to finalize on need");
263
264   s_mc_message_t answer;
265   ssize_t s = get_channel().receive(answer);
266   xbt_assert(s != -1, "Could not receive answer to FINALIZE");
267   xbt_assert(s == sizeof answer, "Broken message (size=%zd; expected %zu)", s, sizeof answer);
268   xbt_assert(answer.type == MessageType::FINALIZE_REPLY,
269              "Received unexpected message %s (%i); expected MessageType::FINALIZE_REPLY (%i)", to_c_str(answer.type),
270              (int)answer.type, (int)MessageType::FINALIZE_REPLY);
271 }
272
273 void CheckerSide::dispatch_events() const
274 {
275   event_base_dispatch(base_.get());
276 }
277
278 void CheckerSide::break_loop() const
279 {
280   event_base_loopbreak(base_.get());
281 }
282
283 bool CheckerSide::handle_message(const char* buffer, ssize_t size)
284 {
285   s_mc_message_t base_message;
286   xbt_assert(size >= (ssize_t)sizeof(base_message), "Broken message. Got only %ld bytes.", size);
287   memcpy(&base_message, buffer, sizeof(base_message));
288
289   switch (base_message.type) {
290     case MessageType::IGNORE_HEAP: {
291       if (remote_memory_ != nullptr) {
292         s_mc_message_ignore_heap_t message;
293         xbt_assert(size == sizeof(message), "Broken message");
294         memcpy(&message, buffer, sizeof(message));
295
296         IgnoredHeapRegion region;
297         region.block    = message.block;
298         region.fragment = message.fragment;
299         region.address  = message.address;
300         region.size     = message.size;
301         get_remote_memory()->ignore_heap(region);
302       } else {
303         XBT_INFO("Ignoring a IGNORE_HEAP message because we don't need to introspect memory.");
304       }
305       break;
306     }
307
308     case MessageType::UNIGNORE_HEAP: {
309       if (remote_memory_ != nullptr) {
310         s_mc_message_ignore_memory_t message;
311         xbt_assert(size == sizeof(message), "Broken message");
312         memcpy(&message, buffer, sizeof(message));
313         get_remote_memory()->unignore_heap((void*)message.addr, message.size);
314       } else {
315         XBT_INFO("Ignoring an UNIGNORE_HEAP message because we don't need to introspect memory.");
316       }
317       break;
318     }
319
320     case MessageType::IGNORE_MEMORY: {
321       if (remote_memory_ != nullptr) {
322         s_mc_message_ignore_memory_t message;
323         xbt_assert(size == sizeof(message), "Broken message");
324         memcpy(&message, buffer, sizeof(message));
325         get_remote_memory()->ignore_region(message.addr, message.size);
326       } else {
327         XBT_INFO("Ignoring an IGNORE_MEMORY message because we don't need to introspect memory.");
328       }
329       break;
330     }
331
332     case MessageType::STACK_REGION: {
333       if (remote_memory_ != nullptr) {
334         s_mc_message_stack_region_t message;
335         xbt_assert(size == sizeof(message), "Broken message");
336         memcpy(&message, buffer, sizeof(message));
337         get_remote_memory()->stack_areas().push_back(message.stack_region);
338       } else {
339         XBT_INFO("Ignoring an STACK_REGION message because we don't need to introspect memory.");
340       }
341       break;
342     }
343
344     case MessageType::REGISTER_SYMBOL: {
345       s_mc_message_register_symbol_t message;
346       xbt_assert(size == sizeof(message), "Broken message");
347       memcpy(&message, buffer, sizeof(message));
348       xbt_assert(not message.callback, "Support for client-side function proposition is not implemented.");
349       XBT_DEBUG("Received symbol: %s", message.name.data());
350
351       LivenessChecker::automaton_register_symbol(*get_remote_memory(), message.name.data(), remote((int*)message.data));
352       break;
353     }
354
355     case MessageType::WAITING:
356       return false;
357
358     case MessageType::ASSERTION_FAILED:
359       Exploration::get_instance()->report_assertion_failure();
360       break;
361
362     default:
363       xbt_die("Unexpected message from the application");
364   }
365   return true;
366 }
367
368 void CheckerSide::wait_for_requests()
369 {
370   XBT_DEBUG("Resume the application");
371   if (get_channel().send(MessageType::CONTINUE) != 0)
372     throw xbt::errno_error();
373   clear_memory_cache();
374
375   if (running())
376     dispatch_events();
377 }
378
379 void CheckerSide::clear_memory_cache()
380 {
381   if (remote_memory_)
382     remote_memory_->clear_cache();
383 }
384
385 void CheckerSide::handle_dead_child(int status)
386 {
387   // From PTRACE_O_TRACEEXIT:
388 #ifdef __linux__
389   if (status >> 8 == (SIGTRAP | (PTRACE_EVENT_EXIT << 8))) {
390     unsigned long eventmsg;
391     xbt_assert(ptrace(PTRACE_GETEVENTMSG, pid_, 0, &eventmsg) != -1, "Could not get exit status");
392     status = static_cast<int>(eventmsg);
393     if (WIFSIGNALED(status)) {
394       this->terminate();
395       Exploration::get_instance()->report_crash(status);
396     }
397   }
398 #endif
399
400   // We don't care about non-lethal signals, just reinject them:
401   if (WIFSTOPPED(status)) {
402     XBT_DEBUG("Stopped with signal %i", (int)WSTOPSIG(status));
403     errno = 0;
404 #ifdef __linux__
405     ptrace(PTRACE_CONT, pid_, 0, WSTOPSIG(status));
406 #elif defined BSD
407     ptrace(PT_CONTINUE, pid_, (caddr_t)1, WSTOPSIG(status));
408 #endif
409     xbt_assert(errno == 0, "Could not PTRACE_CONT: %s", strerror(errno));
410   }
411
412   else if (WIFSIGNALED(status)) {
413     this->terminate();
414     Exploration::get_instance()->report_crash(status);
415   } else if (WIFEXITED(status)) {
416     XBT_DEBUG("Child process is over");
417     this->terminate();
418   }
419 }
420
421 void CheckerSide::handle_waitpid()
422 {
423   XBT_DEBUG("Check for wait event");
424
425   if (child_checker_ == nullptr) { // Wait directly
426     int status;
427     pid_t pid;
428     while ((pid = waitpid(-1, &status, WNOHANG)) != 0) {
429       if (pid == -1) {
430         if (errno == ECHILD) { // No more children:
431           xbt_assert(not this->running(), "Inconsistent state");
432           break;
433         } else {
434           xbt_die("Could not wait for pid: %s", strerror(errno));
435         }
436       }
437
438       if (pid == get_pid())
439         handle_dead_child(status);
440     }
441
442   } else { // Ask our proxy to wait for us
443
444     s_mc_message_int_t request = {};
445     request.type               = MessageType::WAIT_CHILD;
446     request.value              = pid_;
447     xbt_assert(child_checker_->get_channel().send(request) == 0,
448                "Could not ask my child to waitpid its child for me: %s", strerror(errno));
449
450     s_mc_message_int_t answer;
451     ssize_t answer_size = child_checker_->get_channel().receive(answer);
452     xbt_assert(answer_size != -1, "Could not receive message");
453     xbt_assert(answer.type == MessageType::WAIT_CHILD_REPLY,
454                "The received message is not the WAIT_CHILD_REPLY I was expecting but of type %s",
455                to_c_str(answer.type));
456     xbt_assert(answer_size == sizeof answer, "Broken message (size=%zd; expected %zu)", answer_size, sizeof answer);
457     handle_dead_child(answer.value);
458   }
459 }
460 } // namespace simgrid::mc