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