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[simgrid.git] / src / mc / explo / odpor / Execution.hpp
index dca1c5df74415185fa86dfa0ab515997af87bce2..6d8ca425ac2292915d71516864af344bad4705f5 100644 (file)
@@ -8,6 +8,8 @@
 
 #include "src/mc/api/ClockVector.hpp"
 #include "src/mc/explo/odpor/odpor_forward.hpp"
+#include "src/mc/mc_forward.hpp"
+#include "src/mc/mc_record.hpp"
 #include "src/mc/transition/Transition.hpp"
 
 #include <list>
@@ -17,9 +19,7 @@
 
 namespace simgrid::mc::odpor {
 
-using ProcessSequence   = std::list<aid_t>;
-using ExecutionSequence = std::list<const State*>;
-using Hypothetical      = ExecutionSequence;
+std::vector<std::string> get_textual_trace(const PartialExecution& w);
 
 /**
  * @brief The occurrence of a transition in an execution
@@ -29,16 +29,16 @@ using Hypothetical      = ExecutionSequence;
  * actor `j`
  */
 class Event {
-  std::pair<const Transition*, ClockVector> contents_;
+  std::pair<std::shared_ptr<Transition>, ClockVector> contents_;
 
 public:
   Event()                        = default;
   Event(Event&&)                 = default;
   Event(const Event&)            = default;
   Event& operator=(const Event&) = default;
-  explicit Event(std::pair<const Transition*, ClockVector> pair) : contents_(std::move(pair)) {}
+  explicit Event(std::pair<std::shared_ptr<Transition>, ClockVector> pair) : contents_(std::move(pair)) {}
 
-  const Transition* get_transition() const { return std::get<0>(contents_); }
+  std::shared_ptr<Transition> get_transition() const { return std::get<0>(contents_); }
   const ClockVector& get_clock_vector() const { return std::get<1>(contents_); }
 };
 
@@ -84,24 +84,19 @@ public:
  */
 class Execution {
 private:
-  /**
-   * @brief The actual steps that are taken by the process
-   * during exploration, relative to the
-   */
   std::vector<Event> contents_;
-
   Execution(std::vector<Event>&& contents) : contents_(std::move(contents)) {}
 
 public:
-  using Handle      = decltype(contents_)::const_iterator;
   using EventHandle = uint32_t;
 
   Execution()                            = default;
   Execution(const Execution&)            = default;
   Execution& operator=(Execution const&) = default;
   Execution(Execution&&)                 = default;
-  Execution(ExecutionSequence&& seq);
-  Execution(const ExecutionSequence& seq);
+  Execution(const PartialExecution&);
+
+  std::vector<std::string> get_textual_trace() const;
 
   size_t size() const { return this->contents_.size(); }
   bool empty() const { return this->contents_.empty(); }
@@ -123,7 +118,7 @@ public:
    * 9 |    --> add some q in I_[E'](v) to backtrack(E')
    *
    * This method computes all of the lines simultaneously,
-   * returning some actor `q` if it passes line 8 and exists.
+   * returning the set `I_[E'](v)` if condition on line 8 holds.
    * The event `e` and the set `backtrack(E')` are the provided
    * arguments to the method.
    *
@@ -140,35 +135,146 @@ public:
    * See the SDPOR algorithm pseudocode in [1] for more
    * details for the context of the function.
    *
-   * @invariant: This method assumes that events `e` and
-   * `e' := get_latest_event_handle()` are in a *reversible* race
+   * @precondition: This method assumes that events `e` and
+   * `e' := get_latest_event_handle()` are in a *reversible* race,
    * as is explicitly the case in SDPOR
    *
-   * @returns an actor not contained in `disqualified` which
-   * can serve as an initial to reverse the race between `e`
-   * and `e'`
+   * @returns a set of actors not already contained in `backtrack_set`
+   * which serve as an initials to reverse the race between `e`
+   * and `e' := get_latest_event_handle()`; that is, an initial that is
+   * not already contained in the set `backtrack_set`.
+   */
+  std::unordered_set<aid_t> get_missing_source_set_actors_from(EventHandle e,
+                                                               const std::unordered_set<aid_t>& backtrack_set) const;
+
+  /**
+   * @brief Computes the analogous lines from the SDPOR algorithm
+   * in the ODPOR algorithm, viz. the intersection of the sleep set
+   * and the set of weak initials with respect to the given pair
+   * of racing events
+   *
+   * This method computes lines 4-6 of the ODPOR pseudocode, viz.:
+   *
+   * 4 | let E' := pre(E, e)
+   * 5 | let v := notdep(e, E).e'^
+   * 6 | if sleep(E') ∩ WI_[E'](v) = empty then
+   * 7 |   --> wut(E') := insert_[E'](v, wut(E'))
+   *
+   * The sequence `v` is computed and returned as needed, based on whether
+   * the check on line 6 passes.
+   *
+   * @precondition: This method assumes that events `e` and
+   * `e_prime` are in a *reversible* race, as is the case
+   * in ODPOR.
+   *
+   * @returns a partial execution `v := notdep(e, E)` (where `E` refers
+   * to this execution) that should be inserted into a wakeup tree with
+   * respect to this execution if `sleep(E') ∩ WI_[E'](v) = empty`, and
+   * `std::nullopt` otherwise
+   */
+  std::optional<PartialExecution> get_odpor_extension_from(EventHandle e, EventHandle e_prime,
+                                                           const State& state_at_e) const;
+
+  /**
+   * @brief For a given sequence of actors `v` and a sequence of transitions `w`,
+   * computes the sequence, if any, that should be inserted as a child in wakeup tree for
+   * this execution
+   *
+   * Recall that the procedure for implementing the insertion
+   * is outlined in section 6.2 of Abdulla et al. 2017 as follows:
+   *
+   * | Let `v` be the smallest (w.r.t to "<") sequence in [the tree] B
+   * | such that `v ~_[E] w`. If `v` is a leaf node, the tree can be left
+   * | unmodified.
+   * |
+   * | Otherwise let `w'` be the shortest sequence such that `w [=_[E] v.w'`
+   * | and add `v.w'` as a new leaf, ordered after all already existing nodes
+   * | of the form `v.w''`
+   *
+   * The procedure for determining whether `v ~_[E] w` is given as Lemma 4.6 of
+   * Abdulla et al. 2017:
+   *
+   * | The relation `v ~_[E] w` holds if either
+   * | (1) v = <>, or
+   * | (2) v := p.v' and either
+   * |     (a) p in I_[E](w) and `v' ~_[E.p] (w \ p)`
+   * |     (b) E ⊢ p ◊ w and `v' ~_[E.p] w`
+   *
+   * This method computes the result `v.w'` as needed (viz. only if `v ~_[E] w`
+   * with respect to this execution `E`). The implementation takes advantage
+   * of the fact that determining whether `v ~_[E] w` yields "for free" the
+   * the shortest such `w'` we are looking for; if we ultimately determine
+   * that `v ~_[E] w`, the work we did to do so leaves us precisely with `w'`,
+   * so we can simply prepend `v` to it and call it a day
+   *
+   * @precondition: This method assumes that `E.v` is a valid execution, viz.
+   * that the events of `E` are sufficient to enabled `v_0` and that
+   * `v_0, ..., v_{i - 1}` are sufficient to enable `v_i`. This is the
+   * case when e.g. `v := notdep(e, E).p` for example in ODPOR
+   *
+   * @returns a partial execution `v.w'` that should be inserted
+   * as a child of a wakeup tree node representing the sequence `v`
+   * if `v ~_[E] w`, or `std::nullopt` if that relation does not hold
+   * between the two sequences `v` and `w`
+   */
+  std::optional<PartialExecution> get_shortest_odpor_sq_subset_insertion(const PartialExecution& v,
+                                                                         const PartialExecution& w) const;
+
+  /**
+   * @brief For a given sequence `w`, determines whether p in I_[E](w)
+   *
+   * @note: You may notice that some of the other methods compute this
+   * value as well. What we notice, though, in those cases is that
+   * we are repeatedly asking about initials with respect to an execution.
+   * It is better, then, to bunch the work together in those cases to
+   * get asymptotically better results (e.g. instead of calling with all
+   * `N` actors, we can process them "in-parallel" as is done with the
+   * computation of SDPOR initials)
+   */
+  bool is_initial_after_execution_of(const PartialExecution& w, aid_t p) const;
+
+  /**
+   * @brief Determines whether `E ⊢ p ◊ w` given the next action taken by `p`
    */
-  std::optional<aid_t> get_first_sdpor_initial_from(EventHandle e, std::unordered_set<aid_t> backtrack_set) const;
+  bool is_independent_with_execution_of(const PartialExecution& w, std::shared_ptr<Transition> next_E_p) const;
 
   /**
-   * @brief Determines the event associated with
-   * the given handle `handle`
+   * @brief Determines the event associated with the given handle `handle`
    */
   const Event& get_event_with_handle(EventHandle handle) const { return contents_[handle]; }
 
   /**
-   * @brief Determines the actor associated with
-   * the given event handle `handle`
+   * @brief Determines the actor associated with the given event handle `handle`
    */
   aid_t get_actor_with_handle(EventHandle handle) const { return get_event_with_handle(handle).get_transition()->aid_; }
 
+  /**
+   * @brief Determines the transition associated with the given handle `handle`
+   */
+  const Transition* get_transition_for_handle(EventHandle handle) const
+  {
+    return get_event_with_handle(handle).get_transition().get();
+  }
+
+  /**
+   * @brief Returns a handle to the newest event of the execution, if such an event exists
+   *
+   * @returns the handle to the last event of the execution.
+   * If the sequence is empty, no such handle exists and the
+   * method returns `std::nullopt`
+   */
+  std::optional<EventHandle> get_latest_event_handle() const
+  {
+    return contents_.empty() ? std::nullopt : std::optional<EventHandle>{static_cast<EventHandle>(size() - 1)};
+  }
+
   /**
    * @brief Returns a set of events which are in
    * "immediate conflict" (according to the definition given
    * in the ODPOR paper) with the given event
    *
    * Two events `e` and `e'` in an execution `E` are said to
-   * race iff
+   * *race* iff
    *
    * 1. `proc(e) != proc(e')`; that is, the events correspond to
    * the execution of different actors
@@ -179,30 +285,41 @@ public:
    *
    * @param handle the event with respect to which races are
    * computed
-   * @returns a set of event handles from which race with `handle`
+   * @returns a set of event handles, each element of which is an
+   * event in this execution which is in a *race* with event `handle`
    */
   std::unordered_set<EventHandle> get_racing_events_of(EventHandle handle) const;
 
   /**
-   * @brief Returns a handle to the newest event of the execution,
-   * if such an event exists
+   * @brief Returns a set of events which are in a reversible
+   * race with the given event handle `handle`
+   *
+   * Two events `e` and `e'` in an execution `E` are said to
+   * be in a *reversible race* iff
+   *
+   * 1. `e` and `e'` race
+   * 2. In any equivalent execution sequence `E'` to `E`
+   * where `e` occurs immediately before `e'`, the actor
+   * running `e'` was enabled in the state prior to `e`
+   *
+   * @param handle the event with respect to which
+   * reversible races are computed
+   * @returns a set of event handles, each element of which is an event
+   * in this execution which is in a *reversible race* with event `handle`
    */
-  std::optional<EventHandle> get_latest_event_handle() const
-  {
-    return contents_.empty() ? std::nullopt : std::optional<EventHandle>{static_cast<EventHandle>(size() - 1)};
-  }
+  std::unordered_set<EventHandle> get_reversible_races_of(EventHandle handle) const;
 
   /**
    * @brief Computes `pre(e, E)` as described in ODPOR [1]
    *
    * The execution `pre(e, E)` for an event `e` in an
    * execution `E` is the contiguous prefix of events
-   * `E' <= E` up to by excluding the event `e` itself.
-   * The prefix intuitively represents the "history" of
-   * causes that permitted event `e` to exist (roughly
-   * speaking)
+   * `E' <= E` up to but excluding the event `e` itself.
+   * Roughly speaking, the prefix intuitively represents
+   * the "history" of causes which permitted event `e`
+   * to exist
    */
-  Execution get_prefix_up_to(EventHandle) const;
+  Execution get_prefix_before(EventHandle) const;
 
   /**
    * @brief Whether the event represented by `e1`
@@ -232,7 +349,16 @@ public:
    * notation of [1]) `E.proc(t)` where `proc(t)` is the
    * actor which executed transition `t`.
    */
-  void push_transition(const Transition*);
+  void push_transition(std::shared_ptr<Transition>);
+
+  /**
+   * @brief Extends the execution by a sequence of steps
+   *
+   * This method has the equivalent effect of pushing the
+   * transitions of the partial execution one-by-one onto
+   * the execution
+   */
+  void push_partial_execution(const PartialExecution&);
 };
 
 } // namespace simgrid::mc::odpor