]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/thread.cpp
Retire obsolete race hack
[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   do_sleep = true;
53
54   if (!thread_create(handle, start_routine, this))
55   {
56       std::cerr << "Failed to create thread number " << idx << std::endl;
57       ::exit(EXIT_FAILURE);
58   }
59 }
60
61
62 // Thread d'tor waits for thread termination before to return.
63
64 Thread::~Thread() {
65
66   assert(do_sleep);
67
68   do_exit = true; // Search must be already finished
69   notify_one();
70   thread_join(handle); // Wait for thread termination
71 }
72
73
74 // Thread::timer_loop() is where the timer thread waits maxPly milliseconds and
75 // then calls check_time(). If maxPly is 0 thread sleeps until is woken up.
76 extern void check_time();
77
78 void Thread::timer_loop() {
79
80   while (!do_exit)
81   {
82       mutex.lock();
83       sleepCondition.wait_for(mutex, maxPly ? maxPly : INT_MAX);
84       mutex.unlock();
85       check_time();
86   }
87 }
88
89
90 // Thread::main_loop() is where the main thread is parked waiting to be started
91 // when there is a new search. Main thread will launch all the slave threads.
92
93 void Thread::main_loop() {
94
95   while (true)
96   {
97       mutex.lock();
98
99       do_sleep = true; // Always return to sleep after a search
100       is_searching = false;
101
102       while (do_sleep && !do_exit)
103       {
104           Threads.sleepCondition.notify_one(); // Wake up UI thread if needed
105           sleepCondition.wait(mutex);
106       }
107
108       mutex.unlock();
109
110       if (do_exit)
111           return;
112
113       is_searching = true;
114
115       Search::think();
116
117       assert(is_searching);
118   }
119 }
120
121
122 // Thread::notify_one() wakes up the thread, normally at the beginning of the
123 // search or, if "sleeping threads" is used at split time.
124
125 void Thread::notify_one() {
126
127   mutex.lock();
128   sleepCondition.notify_one();
129   mutex.unlock();
130 }
131
132
133 // Thread::wait_for() set the thread to sleep until condition 'b' turns true
134
135 void Thread::wait_for(volatile const bool& b) {
136
137   mutex.lock();
138   while (!b) sleepCondition.wait(mutex);
139   mutex.unlock();
140 }
141
142
143 // Thread::cutoff_occurred() checks whether a beta cutoff has occurred in the
144 // current active split point, or in some ancestor of the split point.
145
146 bool Thread::cutoff_occurred() const {
147
148   for (SplitPoint* sp = curSplitPoint; sp; sp = sp->parent)
149       if (sp->cutoff)
150           return true;
151
152   return false;
153 }
154
155
156 // Thread::is_available_to() checks whether the thread is available to help the
157 // thread 'master' at a split point. An obvious requirement is that thread must
158 // be idle. With more than two threads, this is not sufficient: If the thread is
159 // the master of some active split point, it is only available as a slave to the
160 // slaves which are busy searching the split point at the top of slaves split
161 // point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
162
163 bool Thread::is_available_to(Thread* master) const {
164
165   if (is_searching)
166       return false;
167
168   // Make a local copy to be sure doesn't become zero under our feet while
169   // testing next condition and so leading to an out of bound access.
170   int spCnt = splitPointsCnt;
171
172   // No active split points means that the thread is available as a slave for any
173   // other thread otherwise apply the "helpful master" concept if possible.
174   return !spCnt || (splitPoints[spCnt - 1].slavesMask & (1ULL << master->idx));
175 }
176
177
178 // init() is called at startup. Initializes lock and condition variable and
179 // launches requested threads sending them immediately to sleep. We cannot use
180 // a c'tor becuase Threads is a static object and we need a fully initialized
181 // engine at this point due to allocation of endgames in Thread c'tor.
182
183 void ThreadPool::init() {
184
185   timer = new Thread(&Thread::timer_loop);
186   threads.push_back(new Thread(&Thread::main_loop));
187   read_uci_options();
188 }
189
190
191 // exit() cleanly terminates the threads before the program exits.
192
193 void ThreadPool::exit() {
194
195   delete timer; // As first becuase check_time() accesses threads data
196
197   for (size_t i = 0; i < threads.size(); i++)
198       delete threads[i];
199 }
200
201
202 // read_uci_options() updates internal threads parameters from the corresponding
203 // UCI options and creates/destroys threads to match the requested number. Thread
204 // objects are dynamically allocated to avoid creating in advance all possible
205 // threads, with included pawns and material tables, if only few are used.
206
207 void ThreadPool::read_uci_options() {
208
209   maxThreadsPerSplitPoint = Options["Max Threads per Split Point"];
210   minimumSplitDepth       = Options["Min Split Depth"] * ONE_PLY;
211   useSleepingThreads      = Options["Use Sleeping Threads"];
212   size_t requested        = Options["Threads"];
213
214   assert(requested > 0);
215
216   while (threads.size() < requested)
217       threads.push_back(new Thread(&Thread::idle_loop));
218
219   while (threads.size() > requested)
220   {
221       delete threads.back();
222       threads.pop_back();
223   }
224 }
225
226
227 // available_slave_exists() tries to find an idle thread which is available as
228 // a slave for the thread 'master'.
229
230 bool ThreadPool::available_slave_exists(Thread* master) const {
231
232   for (size_t i = 0; i < threads.size(); i++)
233       if (threads[i]->is_available_to(master))
234           return true;
235
236   return false;
237 }
238
239
240 // set_timer() is used to set the timer to trigger after msec milliseconds.
241 // If msec is 0 then timer is stopped.
242
243 void ThreadPool::set_timer(int msec) {
244
245   timer->maxPly = msec;
246   timer->notify_one(); // Wake up and restart the timer
247 }
248
249
250 // split() does the actual work of distributing the work at a node between
251 // several available threads. If it does not succeed in splitting the node
252 // (because no idle threads are available, or because we have no unused split
253 // point objects), the function immediately returns. If splitting is possible, a
254 // SplitPoint object is initialized with all the data that must be copied to the
255 // helper threads and then helper threads are told that they have been assigned
256 // work. This will cause them to instantly leave their idle loops and call
257 // search(). When all threads have returned from search() then split() returns.
258
259 template <bool Fake>
260 Value ThreadPool::split(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta,
261                         Value bestValue, Move* bestMove, Depth depth, Move threatMove,
262                         int moveCount, MovePicker& mp, int nodeType) {
263
264   assert(pos.pos_is_ok());
265   assert(bestValue > -VALUE_INFINITE);
266   assert(bestValue <= alpha);
267   assert(alpha < beta);
268   assert(beta <= VALUE_INFINITE);
269   assert(depth > DEPTH_ZERO);
270
271   Thread* master = pos.this_thread();
272
273   if (master->splitPointsCnt >= MAX_SPLITPOINTS_PER_THREAD)
274       return bestValue;
275
276   // Pick the next available split point from the split point stack
277   SplitPoint& sp = master->splitPoints[master->splitPointsCnt];
278
279   sp.parent = master->curSplitPoint;
280   sp.master = master;
281   sp.cutoff = false;
282   sp.slavesMask = 1ULL << master->idx;
283   sp.depth = depth;
284   sp.bestMove = *bestMove;
285   sp.threatMove = threatMove;
286   sp.alpha = alpha;
287   sp.beta = beta;
288   sp.nodeType = nodeType;
289   sp.bestValue = bestValue;
290   sp.mp = &mp;
291   sp.moveCount = moveCount;
292   sp.pos = &pos;
293   sp.nodes = 0;
294   sp.ss = ss;
295
296   assert(master->is_searching);
297
298   master->curSplitPoint = &sp;
299   int slavesCnt = 0;
300
301   // Try to allocate available threads and ask them to start searching setting
302   // is_searching flag. This must be done under lock protection to avoid concurrent
303   // allocation of the same slave by another master.
304   mutex.lock();
305   sp.mutex.lock();
306
307   for (size_t i = 0; i < threads.size() && !Fake; ++i)
308       if (threads[i]->is_available_to(master))
309       {
310           sp.slavesMask |= 1ULL << i;
311           threads[i]->curSplitPoint = &sp;
312           threads[i]->is_searching = true; // Slave leaves idle_loop()
313
314           if (useSleepingThreads)
315               threads[i]->notify_one();
316
317           if (++slavesCnt + 1 >= maxThreadsPerSplitPoint) // Master is always included
318               break;
319       }
320
321   master->splitPointsCnt++;
322
323   sp.mutex.unlock();
324   mutex.unlock();
325
326   // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from which
327   // it will instantly launch a search, because its is_searching flag is set.
328   // The thread will return from the idle loop when all slaves have finished
329   // their work at this split point.
330   if (slavesCnt || Fake)
331   {
332       master->idle_loop();
333
334       // In helpful master concept a master can help only a sub-tree of its split
335       // point, and because here is all finished is not possible master is booked.
336       assert(!master->is_searching);
337   }
338
339   // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
340   // finished. Note that setting is_searching and decreasing splitPointsCnt is
341   // done under lock protection to avoid a race with Thread::is_available_to().
342   mutex.lock();
343   sp.mutex.lock();
344
345   master->is_searching = true;
346   master->splitPointsCnt--;
347   master->curSplitPoint = sp.parent;
348   pos.set_nodes_searched(pos.nodes_searched() + sp.nodes);
349   *bestMove = sp.bestMove;
350
351   sp.mutex.unlock();
352   mutex.unlock();
353
354   return sp.bestValue;
355 }
356
357 // Explicit template instantiations
358 template Value ThreadPool::split<false>(Position&, Stack*, Value, Value, Value, Move*, Depth, Move, int, MovePicker&, int);
359 template Value ThreadPool::split<true>(Position&, Stack*, Value, Value, Value, Move*, Depth, Move, int, MovePicker&, int);
360
361
362 // wait_for_search_finished() waits for main thread to go to sleep, this means
363 // search is finished. Then returns.
364
365 void ThreadPool::wait_for_search_finished() {
366
367   Thread* t = main_thread();
368   t->mutex.lock();
369   while (!t->do_sleep) sleepCondition.wait(t->mutex);
370   t->mutex.unlock();
371 }
372
373
374 // start_searching() wakes up the main thread sleeping in  main_loop() so to start
375 // a new search, then returns immediately.
376
377 void ThreadPool::start_searching(const Position& pos, const LimitsType& limits,
378                                  const std::vector<Move>& searchMoves, StateStackPtr& states) {
379   wait_for_search_finished();
380
381   SearchTime = Time::now(); // As early as possible
382
383   Signals.stopOnPonderhit = Signals.firstRootMove = false;
384   Signals.stop = Signals.failedLowAtRoot = false;
385
386   RootPos = pos;
387   Limits = limits;
388   SetupStates = states; // Ownership transfer here
389   RootMoves.clear();
390
391   for (MoveList<LEGAL> ml(pos); !ml.end(); ++ml)
392       if (searchMoves.empty() || count(searchMoves.begin(), searchMoves.end(), ml.move()))
393           RootMoves.push_back(RootMove(ml.move()));
394
395   main_thread()->do_sleep = false;
396   main_thread()->notify_one();
397 }