]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/thread.cpp
3eb393bc4ec7226ee131dd48d1773763fe591cde
[stockfish] / src / thread.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2012 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <cassert>
21 #include <iostream>
22
23 #include "movegen.h"
24 #include "search.h"
25 #include "thread.h"
26 #include "ucioption.h"
27
28 using namespace Search;
29
30 ThreadsManager Threads; // Global object
31
32 namespace { extern "C" {
33
34  // start_routine() is the C function which is called when a new thread
35  // is launched. It simply calls idle_loop() of the supplied thread. The first
36  // and last thread are special. First one is the main search thread while the
37  // last one mimics a timer, they run in main_loop() and timer_loop().
38
39 #if defined(_WIN32) || defined(_WIN64)
40   DWORD WINAPI start_routine(LPVOID thread) {
41 #else
42   void* start_routine(void* thread) {
43 #endif
44
45     Thread* th = (Thread*)thread;
46
47     if (th->threadID == 0)
48         th->main_loop();
49
50     else if (th->threadID == MAX_THREADS)
51         th->timer_loop();
52
53     else
54         th->idle_loop(NULL);
55
56     return 0;
57   }
58
59 } }
60
61
62 // wake_up() wakes up the thread, normally at the beginning of the search or,
63 // if "sleeping threads" is used, when there is some work to do.
64
65 void Thread::wake_up() {
66
67   lock_grab(sleepLock);
68   cond_signal(sleepCond);
69   lock_release(sleepLock);
70 }
71
72
73 // cutoff_occurred() checks whether a beta cutoff has occurred in the current
74 // active split point, or in some ancestor of the split point.
75
76 bool Thread::cutoff_occurred() const {
77
78   for (SplitPoint* sp = splitPoint; sp; sp = sp->parent)
79       if (sp->is_betaCutoff)
80           return true;
81
82   return false;
83 }
84
85
86 // is_available_to() checks whether the thread is available to help the thread with
87 // threadID "master" at a split point. An obvious requirement is that thread must be
88 // idle. With more than two threads, this is not by itself sufficient: If the thread
89 // is the master of some active split point, it is only available as a slave to the
90 // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s split
91 // point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
92
93 bool Thread::is_available_to(int master) const {
94
95   if (is_searching)
96       return false;
97
98   // Make a local copy to be sure doesn't become zero under our feet while
99   // testing next condition and so leading to an out of bound access.
100   int sp_count = activeSplitPoints;
101
102   // No active split points means that the thread is available as a slave for any
103   // other thread otherwise apply the "helpful master" concept if possible.
104   return !sp_count || (splitPoints[sp_count - 1].slavesMask & (1ULL << master));
105 }
106
107
108 // read_uci_options() updates number of active threads and other parameters
109 // according to the UCI options values. It is called before to start a new search.
110
111 void ThreadsManager::read_uci_options() {
112
113   maxThreadsPerSplitPoint = Options["Max Threads per Split Point"];
114   minimumSplitDepth       = Options["Min Split Depth"] * ONE_PLY;
115   useSleepingThreads      = Options["Use Sleeping Threads"];
116
117   set_size(Options["Threads"]);
118 }
119
120
121 // set_size() changes the number of active threads and raises do_sleep flag for
122 // all the unused threads that will go immediately to sleep.
123
124 void ThreadsManager::set_size(int cnt) {
125
126   assert(cnt > 0 && cnt <= MAX_THREADS);
127
128   activeThreads = cnt;
129
130   for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++) // Ignore main thread
131       if (i < activeThreads)
132       {
133           // Dynamically allocate pawn and material hash tables according to the
134           // number of active threads. This avoids preallocating memory for all
135           // possible threads if only few are used.
136           threads[i].pawnTable.init();
137           threads[i].materialTable.init();
138
139           threads[i].do_sleep = false;
140       }
141       else
142           threads[i].do_sleep = true;
143 }
144
145
146 // init() is called during startup. Initializes locks and condition variables
147 // and launches all threads sending them immediately to sleep.
148
149 void ThreadsManager::init() {
150
151   cond_init(sleepCond);
152   lock_init(splitLock);
153
154   for (int i = 0; i <= MAX_THREADS; i++)
155   {
156       lock_init(threads[i].sleepLock);
157       cond_init(threads[i].sleepCond);
158
159       for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
160           lock_init(threads[i].splitPoints[j].lock);
161   }
162
163   // Allocate main thread tables to call evaluate() also when not searching
164   threads[0].pawnTable.init();
165   threads[0].materialTable.init();
166
167   // Create and launch all the threads, threads will go immediately to sleep
168   for (int i = 0; i <= MAX_THREADS; i++)
169   {
170       threads[i].is_searching = false;
171       threads[i].do_sleep = (i != 0); // Avoid a race with start_thinking()
172       threads[i].threadID = i;
173
174       if (!thread_create(threads[i].handle, start_routine, threads[i]))
175       {
176           std::cerr << "Failed to create thread number " << i << std::endl;
177           ::exit(EXIT_FAILURE);
178       }
179   }
180 }
181
182
183 // exit() is called to cleanly terminate the threads when the program finishes
184
185 void ThreadsManager::exit() {
186
187   assert(threads[0].is_searching == false);
188
189   for (int i = 0; i <= MAX_THREADS; i++)
190   {
191       threads[i].do_exit = true; // Search must be already finished
192       threads[i].wake_up();
193
194       thread_join(threads[i].handle); // Wait for thread termination
195
196       lock_destroy(threads[i].sleepLock);
197       cond_destroy(threads[i].sleepCond);
198
199       for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
200           lock_destroy(threads[i].splitPoints[j].lock);
201   }
202
203   lock_destroy(splitLock);
204   cond_destroy(sleepCond);
205 }
206
207
208 // available_slave_exists() tries to find an idle thread which is available as
209 // a slave for the thread with threadID 'master'.
210
211 bool ThreadsManager::available_slave_exists(int master) const {
212
213   assert(master >= 0 && master < activeThreads);
214
215   for (int i = 0; i < activeThreads; i++)
216       if (threads[i].is_available_to(master))
217           return true;
218
219   return false;
220 }
221
222
223 // split() does the actual work of distributing the work at a node between
224 // several available threads. If it does not succeed in splitting the node
225 // (because no idle threads are available, or because we have no unused split
226 // point objects), the function immediately returns. If splitting is possible, a
227 // SplitPoint object is initialized with all the data that must be copied to the
228 // helper threads and then helper threads are told that they have been assigned
229 // work. This will cause them to instantly leave their idle loops and call
230 // search(). When all threads have returned from search() then split() returns.
231
232 template <bool Fake>
233 Value ThreadsManager::split(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta,
234                             Value bestValue, Depth depth, Move threatMove,
235                             int moveCount, MovePicker* mp, int nodeType) {
236   assert(pos.pos_is_ok());
237   assert(bestValue > -VALUE_INFINITE);
238   assert(bestValue <= alpha);
239   assert(alpha < beta);
240   assert(beta <= VALUE_INFINITE);
241   assert(depth > DEPTH_ZERO);
242   assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < activeThreads);
243   assert(activeThreads > 1);
244
245   int master = pos.thread();
246   Thread& masterThread = threads[master];
247
248   if (masterThread.activeSplitPoints >= MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS)
249       return bestValue;
250
251   // Pick the next available split point from the split point stack
252   SplitPoint* sp = &masterThread.splitPoints[masterThread.activeSplitPoints];
253
254   sp->parent = masterThread.splitPoint;
255   sp->master = master;
256   sp->is_betaCutoff = false;
257   sp->slavesMask = 1ULL << master;
258   sp->depth = depth;
259   sp->threatMove = threatMove;
260   sp->alpha = alpha;
261   sp->beta = beta;
262   sp->nodeType = nodeType;
263   sp->bestValue = bestValue;
264   sp->mp = mp;
265   sp->moveCount = moveCount;
266   sp->pos = &pos;
267   sp->nodes = 0;
268   sp->ss = ss;
269
270   assert(masterThread.is_searching);
271
272   int slavesCnt = 0;
273
274   // Try to allocate available threads and ask them to start searching setting
275   // is_searching flag. This must be done under lock protection to avoid concurrent
276   // allocation of the same slave by another master.
277   lock_grab(sp->lock);
278   lock_grab(splitLock);
279
280   for (int i = 0; i < activeThreads && !Fake; i++)
281       if (threads[i].is_available_to(master))
282       {
283           sp->slavesMask |= 1ULL << i;
284           threads[i].splitPoint = sp;
285           threads[i].is_searching = true; // Slave leaves idle_loop()
286
287           if (useSleepingThreads)
288               threads[i].wake_up();
289
290           if (++slavesCnt + 1 >= maxThreadsPerSplitPoint) // Master is always included
291               break;
292       }
293
294   masterThread.splitPoint = sp;
295   masterThread.activeSplitPoints++;
296
297   lock_release(splitLock);
298   lock_release(sp->lock);
299
300   // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from which
301   // it will instantly launch a search, because its is_searching flag is set.
302   // We pass the split point as a parameter to the idle loop, which means that
303   // the thread will return from the idle loop when all slaves have finished
304   // their work at this split point.
305   if (slavesCnt || Fake)
306       masterThread.idle_loop(sp);
307
308   // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
309   // finished. Note that setting is_searching and decreasing activeSplitPoints is
310   // done under lock protection to avoid a race with Thread::is_available_to().
311   lock_grab(sp->lock); // To protect sp->nodes
312   lock_grab(splitLock);
313
314   masterThread.is_searching = true;
315   masterThread.activeSplitPoints--;
316   masterThread.splitPoint = sp->parent;
317   pos.set_nodes_searched(pos.nodes_searched() + sp->nodes);
318
319   lock_release(splitLock);
320   lock_release(sp->lock);
321
322   return sp->bestValue;
323 }
324
325 // Explicit template instantiations
326 template Value ThreadsManager::split<false>(Position&, Stack*, Value, Value, Value, Depth, Move, int, MovePicker*, int);
327 template Value ThreadsManager::split<true>(Position&, Stack*, Value, Value, Value, Depth, Move, int, MovePicker*, int);
328
329
330 // Thread::timer_loop() is where the timer thread waits maxPly milliseconds and
331 // then calls do_timer_event(). If maxPly is 0 thread sleeps until is woken up.
332 extern void check_time();
333
334 void Thread::timer_loop() {
335
336   while (!do_exit)
337   {
338       lock_grab(sleepLock);
339       timed_wait(sleepCond, sleepLock, maxPly ? maxPly : INT_MAX);
340       lock_release(sleepLock);
341       check_time();
342   }
343 }
344
345
346 // ThreadsManager::set_timer() is used to set the timer to trigger after msec
347 // milliseconds. If msec is 0 then timer is stopped.
348
349 void ThreadsManager::set_timer(int msec) {
350
351   Thread& timer = threads[MAX_THREADS];
352
353   lock_grab(timer.sleepLock);
354   timer.maxPly = msec;
355   cond_signal(timer.sleepCond); // Wake up and restart the timer
356   lock_release(timer.sleepLock);
357 }
358
359
360 // Thread::main_loop() is where the main thread is parked waiting to be started
361 // when there is a new search. Main thread will launch all the slave threads.
362
363 void Thread::main_loop() {
364
365   while (true)
366   {
367       lock_grab(sleepLock);
368
369       do_sleep = true; // Always return to sleep after a search
370       is_searching = false;
371
372       while (do_sleep && !do_exit)
373       {
374           cond_signal(Threads.sleepCond); // Wake up UI thread if needed
375           cond_wait(sleepCond, sleepLock);
376       }
377
378       is_searching = true;
379
380       lock_release(sleepLock);
381
382       if (do_exit)
383           return;
384
385       Search::think();
386   }
387 }
388
389
390 // ThreadsManager::start_thinking() is used by UI thread to wake up the main
391 // thread parked in main_loop() and starting a new search. If asyncMode is true
392 // then function returns immediately, otherwise caller is blocked waiting for
393 // the search to finish.
394
395 void ThreadsManager::start_thinking(const Position& pos, const LimitsType& limits,
396                                     const std::set<Move>& searchMoves, bool async) {
397   Thread& main = threads[0];
398
399   lock_grab(main.sleepLock);
400
401   // Wait main thread has finished before to launch a new search
402   while (!main.do_sleep)
403       cond_wait(sleepCond, main.sleepLock);
404
405   // Copy input arguments to initialize the search
406   RootPosition.copy(pos, 0);
407   Limits = limits;
408   RootMoves.clear();
409
410   // Populate RootMoves with all the legal moves (default) or, if a searchMoves
411   // set is given, with the subset of legal moves to search.
412   for (MoveList<MV_LEGAL> ml(pos); !ml.end(); ++ml)
413       if (searchMoves.empty() || searchMoves.count(ml.move()))
414           RootMoves.push_back(RootMove(ml.move()));
415
416   // Reset signals before to start the new search
417   Signals.stopOnPonderhit = Signals.firstRootMove = false;
418   Signals.stop = Signals.failedLowAtRoot = false;
419
420   main.do_sleep = false;
421   cond_signal(main.sleepCond); // Wake up main thread and start searching
422
423   if (!async)
424       while (!main.do_sleep)
425           cond_wait(sleepCond, main.sleepLock);
426
427   lock_release(main.sleepLock);
428 }
429
430
431 // ThreadsManager::stop_thinking() is used by UI thread to raise a stop request
432 // and to wait for the main thread finishing the search. Needed to wait exiting
433 // and terminate the threads after a 'quit' command.
434
435 void ThreadsManager::stop_thinking() {
436
437   Thread& main = threads[0];
438
439   Search::Signals.stop = true;
440
441   lock_grab(main.sleepLock);
442
443   cond_signal(main.sleepCond); // In case is waiting for stop or ponderhit
444
445   while (!main.do_sleep)
446       cond_wait(sleepCond, main.sleepLock);
447
448   lock_release(main.sleepLock);
449 }
450
451
452 // ThreadsManager::wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth
453 // is reached while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle
454 // in the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
455 // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command. We simply
456 // wait here until one of these commands (that raise StopRequest) is sent and
457 // then return, after which the bestmove and pondermove will be printed.
458
459 void ThreadsManager::wait_for_stop_or_ponderhit() {
460
461   Signals.stopOnPonderhit = true;
462
463   Thread& main = threads[0];
464
465   lock_grab(main.sleepLock);
466
467   while (!Signals.stop)
468       cond_wait(main.sleepCond, main.sleepLock);
469
470   lock_release(main.sleepLock);
471 }