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