Move formal-model to root
[urcu.git] / ooomem-double-update / mem.spin
diff --git a/ooomem-double-update/mem.spin b/ooomem-double-update/mem.spin
new file mode 100644 (file)
index 0000000..e033f67
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,262 @@
+/*
+ * mem.spin: Promela code to validate memory barriers with out-of-order memory
+ * and out-of-order instruction scheduling.
+ *
+ * Algorithm verified :
+ *
+ * alpha = 0;
+ * beta = 0;
+ *
+ * Process A                  Process B
+ * alpha = 1;                 x = beta;
+ * wmb();                     rmb();
+ * beta = 1;                  y = alpha;
+ *
+ * if x = 1, then y will = 1 when it is read.
+ *
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
+ * it under the terms of the GNU General Public License as published by
+ * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
+ * (at your option) any later version.
+ *
+ * This program is distributed in the hope that it will be useful,
+ * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+ * GNU General Public License for more details.
+ *
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with this program; if not, write to the Free Software
+ * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA.
+ *
+ * Copyright (c) 2009 Mathieu Desnoyers
+ */
+
+/* Promela validation variables. */
+
+/*
+ * Produced process control and data flow. Updated after each instruction to
+ * show which variables are ready. Using one-hot bit encoding per variable to
+ * save state space. Used as triggers to execute the instructions having those
+ * variables as input. Leaving bits active to inhibit instruction execution.
+ * Scheme used to make instruction disabling and automatic dependency fall-back
+ * automatic.
+ */
+
+#define CONSUME_TOKENS(state, bits, notbits)                   \
+       ((!(state & (notbits))) && (state & (bits)) == (bits))
+
+#define PRODUCE_TOKENS(state, bits)                            \
+       state = state | (bits);
+
+#define CLEAR_TOKENS(state, bits)                              \
+       state = state & ~(bits)
+
+#define NR_PROCS 2
+
+#define get_pid()      (_pid)
+
+/*
+ * Each process have its own data in cache. Caches are randomly updated.
+ * smp_wmb and smp_rmb forces cache updates (write and read), wmb_mb forces
+ * both.
+ */
+
+#define DECLARE_CACHED_VAR(type, x, v)         \
+       type mem_##x = v;                       \
+       type cached_##x[NR_PROCS] = v;          \
+       bit cache_dirty_##x[NR_PROCS] = 0;
+
+#define IS_CACHE_DIRTY(x, id)  (cache_dirty_##x[id])
+
+#define READ_CACHED_VAR(x)                     \
+       (cached_##x[get_pid()])
+
+#define WRITE_CACHED_VAR(x, v)                 \
+       atomic {                                \
+               cached_##x[get_pid()] = v;      \
+               cache_dirty_##x[get_pid()] = 1; \
+       }
+
+#define CACHE_WRITE_TO_MEM(x, id)              \
+       if                                      \
+       :: IS_CACHE_DIRTY(x, id) ->             \
+               mem_##x = cached_##x[id];       \
+               cache_dirty_##x[id] = 0;        \
+       :: else ->                              \
+               skip                            \
+       fi;
+
+#define CACHE_READ_FROM_MEM(x, id)             \
+       if                                      \
+       :: !IS_CACHE_DIRTY(x, id) ->            \
+               cached_##x[id] = mem_##x;       \
+       :: else ->                              \
+               skip                            \
+       fi;
+
+/*
+ * May update other caches if cache is dirty, or not.
+ */
+#define RANDOM_CACHE_WRITE_TO_MEM(x, id)       \
+       if                                      \
+       :: 1 -> CACHE_WRITE_TO_MEM(x, id);      \
+       :: 1 -> skip                            \
+       fi;
+
+#define RANDOM_CACHE_READ_FROM_MEM(x, id)\
+       if                                      \
+       :: 1 -> CACHE_READ_FROM_MEM(x, id);     \
+       :: 1 -> skip                            \
+       fi;
+
+inline ooo_mem()
+{
+       atomic {
+               RANDOM_CACHE_WRITE_TO_MEM(alpha, get_pid());
+               RANDOM_CACHE_WRITE_TO_MEM(beta, get_pid());
+               RANDOM_CACHE_READ_FROM_MEM(alpha, get_pid());
+               RANDOM_CACHE_READ_FROM_MEM(beta, get_pid());
+       }
+}
+
+/* must consume all prior read tokens */
+inline smp_rmb()
+{
+       atomic {
+               /* todo : consume all read tokens .. ? */
+               CACHE_READ_FROM_MEM(alpha, get_pid());
+               CACHE_READ_FROM_MEM(beta, get_pid());
+       }
+}
+
+/* must consume all prior write tokens */
+inline smp_wmb()
+{
+       atomic {
+               CACHE_WRITE_TO_MEM(alpha, get_pid());
+               CACHE_WRITE_TO_MEM(beta, get_pid());
+       }
+}
+
+/* sync_core() must consume all prior read and write tokens, including rmb/wmb
+ * tokens */
+
+/* must consume all prior read and write tokens */
+inline smp_mb()
+{
+       atomic {
+               smp_wmb();
+               /* sync_core() */
+               smp_rmb();
+       }
+}
+
+/* Keep in sync manually with smp_rmb, wmp_wmb and ooo_mem */
+DECLARE_CACHED_VAR(byte, alpha, 0);
+DECLARE_CACHED_VAR(byte, beta, 0);
+
+/* value 2 is uninitialized */
+byte read_one = 2;
+byte read_two = 2;
+
+/*
+ * Bit encoding, proc_one_produced :
+ */
+
+#define P1_PROD_NONE   (1 << 0)
+
+#define P1_READ_ONE    (1 << 1)
+#define P1_RMB         (1 << 2)
+#define P1_READ_TWO    (1 << 3)
+
+/* Only need a single color. */
+byte proc_one_produced;
+
+active proctype test_proc_one()
+{
+       assert(get_pid() < NR_PROCS);
+
+       PRODUCE_TOKENS(proc_one_produced, P1_PROD_NONE);
+#ifdef NO_RMB
+       PRODUCE_TOKENS(proc_one_produced, P1_RMB);
+#endif
+
+       do
+       :: CONSUME_TOKENS(proc_one_produced,
+                       P1_PROD_NONE, P1_READ_ONE) ->
+               ooo_mem();
+               read_one = READ_CACHED_VAR(beta);
+               ooo_mem();
+               PRODUCE_TOKENS(proc_one_produced, P1_READ_ONE);
+       :: CONSUME_TOKENS(proc_one_produced,
+                       P1_READ_ONE, P1_RMB) ->
+               smp_rmb();
+               PRODUCE_TOKENS(proc_one_produced, P1_RMB);
+       :: CONSUME_TOKENS(proc_one_produced,
+                       P1_RMB, P1_READ_TWO) ->
+               ooo_mem();
+               read_two = READ_CACHED_VAR(alpha);
+               ooo_mem();
+               PRODUCE_TOKENS(proc_one_produced, P1_READ_TWO);
+       :: CONSUME_TOKENS(proc_one_produced,
+                       P1_PROD_NONE | P1_READ_ONE | P1_RMB
+                       | P1_READ_TWO, 0) ->
+               break;
+       od;
+
+       //CLEAR_TOKENS(proc_one_produced,
+       //      P1_PROD_NONE | P1_READ_ONE | P1_RMB | P1_READ_TWO);
+
+       // test : [] (read_one == 1 -> read_two == 1)
+       assert(read_one != 1 || read_two == 1);
+}
+
+
+/*
+ * Bit encoding, proc_two_produced :
+ */
+
+#define P2_PROD_NONE   (1 << 0)
+
+#define P2_WRITE_ONE   (1 << 1)
+#define P2_WMB         (1 << 2)
+#define P2_WRITE_TWO   (1 << 3)
+
+/* Only need a single color. */
+byte proc_two_produced;
+
+active proctype test_proc_two()
+{
+       assert(get_pid() < NR_PROCS);
+
+       PRODUCE_TOKENS(proc_two_produced, P2_PROD_NONE);
+#ifdef NO_WMB
+       PRODUCE_TOKENS(proc_two_produced, P2_WMB);
+#endif
+
+       do
+       :: CONSUME_TOKENS(proc_two_produced,
+                       P2_PROD_NONE, P2_WRITE_ONE) ->
+               ooo_mem();
+               WRITE_CACHED_VAR(alpha, 1);
+               ooo_mem();
+               PRODUCE_TOKENS(proc_two_produced, P2_WRITE_ONE);
+       :: CONSUME_TOKENS(proc_two_produced,
+                       P2_WRITE_ONE, P2_WMB) ->
+               smp_wmb();
+               PRODUCE_TOKENS(proc_two_produced, P2_WMB);
+       :: CONSUME_TOKENS(proc_two_produced,
+                       P2_WMB, P2_WRITE_TWO) ->
+               ooo_mem();
+               WRITE_CACHED_VAR(beta, 1);
+               ooo_mem();
+               PRODUCE_TOKENS(proc_two_produced, P2_WRITE_TWO);
+       :: CONSUME_TOKENS(proc_two_produced,
+                       P2_PROD_NONE | P2_WRITE_ONE
+                       | P2_WMB | P2_WRITE_TWO, 0) ->
+               break;
+       od;
+
+       //CLEAR_TOKENS(proc_two_produced,
+       //      P2_PROD_NONE | P2_WRITE_ONE | P2_WMB | P2_WRITE_TWO);
+}
This page took 0.024897 seconds and 4 git commands to generate.