]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/thread.cpp
7f5ce7148f3fe25c5d243f7ff43d9b8cafc0a5b0
[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 ThreadPool 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 is a wrapper to member function pointed by start_fn.
36
37  long start_routine(Thread* th) { (th->*(th->start_fn))(); return 0; }
38
39 } }
40
41
42 // Thread c'tor starts a newly-created thread of execution that will call
43 // the idle loop function pointed by start_fn going immediately to sleep.
44
45 Thread::Thread(Fn fn) : splitPoints() {
46
47   is_searching = do_exit = false;
48   maxPly = splitPointsCnt = 0;
49   curSplitPoint = NULL;
50   start_fn = fn;
51   idx = Threads.size();
52
53   is_finished = (fn != &Thread::main_loop); // Avoid a race with start_searching()
54
55   if (!thread_create(handle, start_routine, this))
56   {
57       std::cerr << "Failed to create thread number " << idx << std::endl;
58       ::exit(EXIT_FAILURE);
59   }
60 }
61
62
63 // Thread d'tor waits for thread termination before to return.
64
65 Thread::~Thread() {
66
67   assert(is_finished);
68
69   do_exit = true; // Search must be already finished
70   notify_one();
71   thread_join(handle); // Wait for thread termination
72 }
73
74
75 // Thread::timer_loop() is where the timer thread waits maxPly milliseconds and
76 // then calls check_time(). If maxPly is 0 thread sleeps until is woken up.
77 extern void check_time();
78
79 void Thread::timer_loop() {
80
81   while (!do_exit)
82   {
83       mutex.lock();
84       while (!maxPly && !do_exit)
85           sleepCondition.wait_for(mutex, maxPly ? maxPly : INT_MAX);
86       mutex.unlock();
87       check_time();
88   }
89 }
90
91
92 // Thread::main_loop() is where the main thread is parked waiting to be started
93 // when there is a new search. Main thread will launch all the slave threads.
94
95 void Thread::main_loop() {
96
97   while (true)
98   {
99       mutex.lock();
100
101       is_finished = true; // Always return to sleep after a search
102       is_searching = false;
103
104       while (is_finished && !do_exit)
105       {
106           Threads.sleepCondition.notify_one(); // Wake up UI thread if needed
107           sleepCondition.wait(mutex);
108       }
109
110       mutex.unlock();
111
112       if (do_exit)
113           return;
114
115       is_searching = true;
116
117       Search::think();
118
119       assert(is_searching);
120   }
121 }
122
123
124 // Thread::notify_one() wakes up the thread, normally at the beginning of the
125 // search or, if "sleeping threads" is used at split time.
126
127 void Thread::notify_one() {
128
129   mutex.lock();
130   sleepCondition.notify_one();
131   mutex.unlock();
132 }
133
134
135 // Thread::wait_for() set the thread to sleep until condition 'b' turns true
136
137 void Thread::wait_for(volatile const bool& b) {
138
139   mutex.lock();
140   while (!b) sleepCondition.wait(mutex);
141   mutex.unlock();
142 }
143
144
145 // Thread::cutoff_occurred() checks whether a beta cutoff has occurred in the
146 // current active split point, or in some ancestor of the split point.
147
148 bool Thread::cutoff_occurred() const {
149
150   for (SplitPoint* sp = curSplitPoint; sp; sp = sp->parent)
151       if (sp->cutoff)
152           return true;
153
154   return false;
155 }
156
157
158 // Thread::is_available_to() checks whether the thread is available to help the
159 // thread 'master' at a split point. An obvious requirement is that thread must
160 // be idle. With more than two threads, this is not sufficient: If the thread is
161 // the master of some active split point, it is only available as a slave to the
162 // slaves which are busy searching the split point at the top of slaves split
163 // point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
164
165 bool Thread::is_available_to(Thread* master) const {
166
167   if (is_searching)
168       return false;
169
170   // Make a local copy to be sure doesn't become zero under our feet while
171   // testing next condition and so leading to an out of bound access.
172   int spCnt = splitPointsCnt;
173
174   // No active split points means that the thread is available as a slave for any
175   // other thread otherwise apply the "helpful master" concept if possible.
176   return !spCnt || (splitPoints[spCnt - 1].slavesMask & (1ULL << master->idx));
177 }
178
179
180 // init() is called at startup. Initializes lock and condition variable and
181 // launches requested threads sending them immediately to sleep. We cannot use
182 // a c'tor becuase Threads is a static object and we need a fully initialized
183 // engine at this point due to allocation of endgames in Thread c'tor.
184
185 void ThreadPool::init() {
186
187   timer = new Thread(&Thread::timer_loop);
188   threads.push_back(new Thread(&Thread::main_loop));
189   sleepWhileIdle = true;
190   read_uci_options();
191 }
192
193
194 // exit() cleanly terminates the threads before the program exits.
195
196 void ThreadPool::exit() {
197
198   delete timer; // As first becuase check_time() accesses threads data
199
200   for (size_t i = 0; i < threads.size(); i++)
201       delete threads[i];
202 }
203
204
205 // read_uci_options() updates internal threads parameters from the corresponding
206 // UCI options and creates/destroys threads to match the requested number. Thread
207 // objects are dynamically allocated to avoid creating in advance all possible
208 // threads, with included pawns and material tables, if only few are used.
209
210 void ThreadPool::read_uci_options() {
211
212   maxThreadsPerSplitPoint = Options["Max Threads per Split Point"];
213   minimumSplitDepth       = Options["Min Split Depth"] * ONE_PLY;
214   size_t requested        = Options["Threads"];
215
216   assert(requested > 0);
217
218   while (threads.size() < requested)
219       threads.push_back(new Thread(&Thread::idle_loop));
220
221   while (threads.size() > requested)
222   {
223       delete threads.back();
224       threads.pop_back();
225   }
226 }
227
228
229 // available_slave_exists() tries to find an idle thread which is available as
230 // a slave for the thread 'master'.
231
232 bool ThreadPool::available_slave_exists(Thread* master) const {
233
234   for (size_t i = 0; i < threads.size(); i++)
235       if (threads[i]->is_available_to(master))
236           return true;
237
238   return false;
239 }
240
241
242 // split() does the actual work of distributing the work at a node between
243 // several available threads. If it does not succeed in splitting the node
244 // (because no idle threads are available, or because we have no unused split
245 // point objects), the function immediately returns. If splitting is possible, a
246 // SplitPoint object is initialized with all the data that must be copied to the
247 // helper threads and then helper threads are told that they have been assigned
248 // work. This will cause them to instantly leave their idle loops and call
249 // search(). When all threads have returned from search() then split() returns.
250
251 template <bool Fake>
252 Value ThreadPool::split(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta,
253                         Value bestValue, Move* bestMove, Depth depth, Move threatMove,
254                         int moveCount, MovePicker& mp, int nodeType) {
255
256   assert(pos.pos_is_ok());
257   assert(bestValue > -VALUE_INFINITE);
258   assert(bestValue <= alpha);
259   assert(alpha < beta);
260   assert(beta <= VALUE_INFINITE);
261   assert(depth > DEPTH_ZERO);
262
263   Thread* master = pos.this_thread();
264
265   if (master->splitPointsCnt >= MAX_SPLITPOINTS_PER_THREAD)
266       return bestValue;
267
268   // Pick the next available split point from the split point stack
269   SplitPoint& sp = master->splitPoints[master->splitPointsCnt];
270
271   sp.parent = master->curSplitPoint;
272   sp.master = master;
273   sp.cutoff = false;
274   sp.slavesMask = 1ULL << master->idx;
275   sp.depth = depth;
276   sp.bestMove = *bestMove;
277   sp.threatMove = threatMove;
278   sp.alpha = alpha;
279   sp.beta = beta;
280   sp.nodeType = nodeType;
281   sp.bestValue = bestValue;
282   sp.mp = &mp;
283   sp.moveCount = moveCount;
284   sp.pos = &pos;
285   sp.nodes = 0;
286   sp.ss = ss;
287
288   assert(master->is_searching);
289
290   master->curSplitPoint = &sp;
291   int slavesCnt = 0;
292
293   // Try to allocate available threads and ask them to start searching setting
294   // is_searching flag. This must be done under lock protection to avoid concurrent
295   // allocation of the same slave by another master.
296   mutex.lock();
297   sp.mutex.lock();
298
299   for (size_t i = 0; i < threads.size() && !Fake; ++i)
300       if (threads[i]->is_available_to(master))
301       {
302           sp.slavesMask |= 1ULL << i;
303           threads[i]->curSplitPoint = &sp;
304           threads[i]->is_searching = true; // Slave leaves idle_loop()
305           threads[i]->notify_one(); // Could be sleeping
306
307           if (++slavesCnt + 1 >= maxThreadsPerSplitPoint) // Master is always included
308               break;
309       }
310
311   master->splitPointsCnt++;
312
313   sp.mutex.unlock();
314   mutex.unlock();
315
316   // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from which
317   // it will instantly launch a search, because its is_searching flag is set.
318   // The thread will return from the idle loop when all slaves have finished
319   // their work at this split point.
320   if (slavesCnt || Fake)
321   {
322       master->idle_loop();
323
324       // In helpful master concept a master can help only a sub-tree of its split
325       // point, and because here is all finished is not possible master is booked.
326       assert(!master->is_searching);
327   }
328
329   // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
330   // finished. Note that setting is_searching and decreasing splitPointsCnt is
331   // done under lock protection to avoid a race with Thread::is_available_to().
332   mutex.lock();
333   sp.mutex.lock();
334
335   master->is_searching = true;
336   master->splitPointsCnt--;
337   master->curSplitPoint = sp.parent;
338   pos.set_nodes_searched(pos.nodes_searched() + sp.nodes);
339   *bestMove = sp.bestMove;
340
341   sp.mutex.unlock();
342   mutex.unlock();
343
344   return sp.bestValue;
345 }
346
347 // Explicit template instantiations
348 template Value ThreadPool::split<false>(Position&, Stack*, Value, Value, Value, Move*, Depth, Move, int, MovePicker&, int);
349 template Value ThreadPool::split<true>(Position&, Stack*, Value, Value, Value, Move*, Depth, Move, int, MovePicker&, int);
350
351
352 // wait_for_search_finished() waits for main thread to go to sleep, this means
353 // search is finished. Then returns.
354
355 void ThreadPool::wait_for_search_finished() {
356
357   Thread* t = main_thread();
358   t->mutex.lock();
359   while (!t->is_finished) sleepCondition.wait(t->mutex);
360   t->mutex.unlock();
361 }
362
363
364 // start_searching() wakes up the main thread sleeping in  main_loop() so to start
365 // a new search, then returns immediately.
366
367 void ThreadPool::start_searching(const Position& pos, const LimitsType& limits,
368                                  const std::vector<Move>& searchMoves, StateStackPtr& states) {
369   wait_for_search_finished();
370
371   SearchTime = Time::now(); // As early as possible
372
373   Signals.stopOnPonderhit = Signals.firstRootMove = false;
374   Signals.stop = Signals.failedLowAtRoot = false;
375
376   RootPos = pos;
377   Limits = limits;
378   SetupStates = states; // Ownership transfer here
379   RootMoves.clear();
380
381   for (MoveList<LEGAL> ml(pos); !ml.end(); ++ml)
382       if (searchMoves.empty() || count(searchMoves.begin(), searchMoves.end(), ml.move()))
383           RootMoves.push_back(RootMove(ml.move()));
384
385   main_thread()->is_finished = false;
386   main_thread()->notify_one(); // Starts main thread
387 }