]> git.sesse.net Git - stockfish/blobdiff - src/thread.cpp
Big renaming in thread stuff
[stockfish] / src / thread.cpp
index f620c71c69d2640de29e098ba904f68ddcadd023..1336ce077cdeac25abb6fc2811221db3aee1dc38 100644 (file)
@@ -1,7 +1,7 @@
 /*
   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
-  Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
+  Copyright (C) 2008-2012 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
 
   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
 */
 
+#include <cassert>
 #include <iostream>
 
+#include "movegen.h"
+#include "search.h"
 #include "thread.h"
 #include "ucioption.h"
 
-ThreadsManager Threads; // Global object definition
+using namespace Search;
+
+ThreadPool Threads; // Global object
 
 namespace { extern "C" {
 
  // start_routine() is the C function which is called when a new thread
- // is launched. It simply calls idle_loop() of the supplied thread.
- // There are two versions of this function; one for POSIX threads and
- // one for Windows threads.
+ // is launched. It is a wrapper to the virtual function idle_loop().
 
-#if defined(_MSC_VER)
+ long start_routine(Thread* th) { th->idle_loop(); return 0; }
 
-  DWORD WINAPI start_routine(LPVOID thread) {
+} }
 
-    ((Thread*)thread)->idle_loop(NULL);
-    return 0;
-  }
 
-#else
+// Thread c'tor starts a newly-created thread of execution that will call
+// the the virtual function idle_loop(), going immediately to sleep.
 
-  void* start_routine(void* thread) {
+Thread::Thread() : splitPoints() {
 
-    ((Thread*)thread)->idle_loop(NULL);
-    return NULL;
+  searching = exit = false;
+  maxPly = splitPointsCnt = 0;
+  curSplitPoint = NULL;
+  idx = Threads.size();
+
+  if (!thread_create(handle, start_routine, this))
+  {
+      std::cerr << "Failed to create thread number " << idx << std::endl;
+      ::exit(EXIT_FAILURE);
   }
+}
 
-#endif
 
-} }
+// Thread d'tor waits for thread termination before to return
+
+Thread::~Thread() {
+
+  exit = true; // Search must be already finished
+  notify_one();
+  thread_join(handle); // Wait for thread termination
+}
+
 
+// TimerThread::idle_loop() is where the timer thread waits msec milliseconds
+// and then calls check_time(). If msec is 0 thread sleeps until is woken up.
+extern void check_time();
 
-// wake_up() wakes up the thread, normally at the beginning of the search or,
-// if "sleeping threads" is used, when there is some work to do.
+void TimerThread::idle_loop() {
 
-void Thread::wake_up() {
+  while (!exit)
+  {
+      mutex.lock();
+
+      if (!exit)
+          sleepCondition.wait_for(mutex, msec ? msec : INT_MAX);
+
+      mutex.unlock();
 
-  lock_grab(&sleepLock);
-  cond_signal(&sleepCond);
-  lock_release(&sleepLock);
+      if (msec)
+          check_time();
+  }
 }
 
 
-// cutoff_occurred() checks whether a beta cutoff has occurred in the current
-// active split point, or in some ancestor of the split point.
+// MainThread::idle_loop() is where the main thread is parked waiting to be started
+// when there is a new search. Main thread will launch all the slave threads.
 
-bool Thread::cutoff_occurred() const {
+void MainThread::idle_loop() {
 
-  for (SplitPoint* sp = splitPoint; sp; sp = sp->parent)
-      if (sp->is_betaCutoff)
-          return true;
-  return false;
+  while (true)
+  {
+      mutex.lock();
+
+      thinking = false;
+
+      while (!thinking && !exit)
+      {
+          Threads.sleepCondition.notify_one(); // Wake up UI thread if needed
+          sleepCondition.wait(mutex);
+      }
+
+      mutex.unlock();
+
+      if (exit)
+          return;
+
+      searching = true;
+
+      Search::think();
+
+      assert(searching);
+
+      searching = false;
+  }
 }
 
 
-// is_available_to() checks whether the thread is available to help the thread with
-// threadID "master" at a split point. An obvious requirement is that thread must be
-// idle. With more than two threads, this is not by itself sufficient: If the thread
-// is the master of some active split point, it is only available as a slave to the
-// threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s split
-// point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
+// Thread::notify_one() wakes up the thread when there is some search to do
 
-bool Thread::is_available_to(int master) const {
+void Thread::notify_one() {
 
-  if (state != AVAILABLE)
-      return false;
+  mutex.lock();
+  sleepCondition.notify_one();
+  mutex.unlock();
+}
 
-  // Make a local copy to be sure doesn't become zero under our feet while
-  // testing next condition and so leading to an out of bound access.
-  int localActiveSplitPoints = activeSplitPoints;
 
-  // No active split points means that the thread is available as a slave for any
-  // other thread otherwise apply the "helpful master" concept if possible.
-  if (   !localActiveSplitPoints
-      || splitPoints[localActiveSplitPoints - 1].is_slave[master])
-      return true;
+// Thread::wait_for() set the thread to sleep until condition 'b' turns true
 
-  return false;
+void Thread::wait_for(volatile const bool& b) {
+
+  mutex.lock();
+  while (!b) sleepCondition.wait(mutex);
+  mutex.unlock();
 }
 
 
-// read_uci_options() updates number of active threads and other internal
-// parameters according to the UCI options values. It is called before
-// to start a new search.
+// Thread::cutoff_occurred() checks whether a beta cutoff has occurred in the
+// current active split point, or in some ancestor of the split point.
 
-void ThreadsManager::read_uci_options() {
+bool Thread::cutoff_occurred() const {
 
-  maxThreadsPerSplitPoint = Options["Maximum Number of Threads per Split Point"].value<int>();
-  minimumSplitDepth       = Options["Minimum Split Depth"].value<int>() * ONE_PLY;
-  useSleepingThreads      = Options["Use Sleeping Threads"].value<bool>();
+  for (SplitPoint* sp = curSplitPoint; sp; sp = sp->parent)
+      if (sp->cutoff)
+          return true;
 
-  set_size(Options["Threads"].value<int>());
+  return false;
 }
 
 
-// set_size() changes the number of active threads and raises do_sleep flag for
-// all the unused threads that will go immediately to sleep.
+// Thread::is_available_to() checks whether the thread is available to help the
+// thread 'master' at a split point. An obvious requirement is that thread must
+// be idle. With more than two threads, this is not sufficient: If the thread is
+// the master of some active split point, it is only available as a slave to the
+// slaves which are busy searching the split point at the top of slaves split
+// point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
 
-void ThreadsManager::set_size(int cnt) {
+bool Thread::is_available_to(Thread* master) const {
 
-  assert(cnt > 0 && cnt <= MAX_THREADS);
+  if (searching)
+      return false;
 
-  activeThreads = cnt;
+  // Make a local copy to be sure doesn't become zero under our feet while
+  // testing next condition and so leading to an out of bound access.
+  int spCnt = splitPointsCnt;
 
-  for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
-      if (i < activeThreads)
-      {
-          // Dynamically allocate pawn and material hash tables according to the
-          // number of active threads. This avoids preallocating memory for all
-          // possible threads if only few are used as, for instance, on mobile
-          // devices where memory is scarce and allocating for MAX_THREADS could
-          // even result in a crash.
-          threads[i].pawnTable.init();
-          threads[i].materialTable.init();
-
-          threads[i].do_sleep = false;
-      }
-      else
-          threads[i].do_sleep = true;
+  // No active split points means that the thread is available as a slave for any
+  // other thread otherwise apply the "helpful master" concept if possible.
+  return !spCnt || (splitPoints[spCnt - 1].slavesMask & (1ULL << master->idx));
 }
 
 
-// init() is called during startup. Initializes locks and condition variables
-// and launches all threads sending them immediately to sleep.
-
-void ThreadsManager::init() {
+// init() is called at startup. Initializes lock and condition variable and
+// launches requested threads sending them immediately to sleep. We cannot use
+// a c'tor becuase Threads is a static object and we need a fully initialized
+// engine at this point due to allocation of endgames in Thread c'tor.
 
-  // Initialize threads lock, used when allocating slaves during splitting
-  lock_init(&threadsLock);
+void ThreadPool::init() {
 
-  // Initialize sleep and split point locks
-  for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
-  {
-      lock_init(&threads[i].sleepLock);
-      cond_init(&threads[i].sleepCond);
+  sleepWhileIdle = true;
+  timer = new TimerThread();
+  threads.push_back(new MainThread());
+  read_uci_options();
+}
 
-      for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
-          lock_init(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
-  }
 
-  // Initialize main thread's associated data
-  threads[0].state = Thread::SEARCHING;
-  threads[0].threadID = 0;
-  set_size(1); // This makes all the threads but the main to go to sleep
+// exit() cleanly terminates the threads before the program exits.
 
-  // Create and launch all the threads but the main that is already running,
-  // threads will go immediately to sleep.
-  for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
-  {
-      threads[i].state = Thread::AVAILABLE;
-      threads[i].threadID = i;
+void ThreadPool::exit() {
 
-#if defined(_MSC_VER)
-      threads[i].handle = CreateThread(NULL, 0, start_routine, (LPVOID)&threads[i], 0, NULL);
-      bool ok = (threads[i].handle != NULL);
-#else
-      bool ok = (pthread_create(&threads[i].handle, NULL, start_routine, (void*)&threads[i]) == 0);
-#endif
+  delete timer; // As first becuase check_time() accesses threads data
 
-      if (!ok)
-      {
-          std::cerr << "Failed to create thread number " << i << std::endl;
-          ::exit(EXIT_FAILURE);
-      }
-  }
+  for (size_t i = 0; i < threads.size(); i++)
+      delete threads[i];
 }
 
 
-// exit() is called to cleanly terminate the threads when the program finishes
+// read_uci_options() updates internal threads parameters from the corresponding
+// UCI options and creates/destroys threads to match the requested number. Thread
+// objects are dynamically allocated to avoid creating in advance all possible
+// threads, with included pawns and material tables, if only few are used.
 
-void ThreadsManager::exit() {
+void ThreadPool::read_uci_options() {
 
-  for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
-  {
-      // Wake up all the slave threads and wait for termination
-      if (i != 0)
-      {
-          threads[i].do_terminate = true;
-          threads[i].wake_up();
-
-#if defined(_MSC_VER)
-          WaitForSingleObject(threads[i].handle, 0);
-          CloseHandle(threads[i].handle);
-#else
-          pthread_join(threads[i].handle, NULL);
-#endif
-      }
+  maxThreadsPerSplitPoint = Options["Max Threads per Split Point"];
+  minimumSplitDepth       = Options["Min Split Depth"] * ONE_PLY;
+  size_t requested        = Options["Threads"];
 
-      // Now we can safely destroy locks and wait conditions
-      lock_destroy(&threads[i].sleepLock);
-      cond_destroy(&threads[i].sleepCond);
+  assert(requested > 0);
 
-      for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
-          lock_destroy(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
-  }
+  while (threads.size() < requested)
+      threads.push_back(new Thread());
 
-  lock_destroy(&threadsLock);
+  while (threads.size() > requested)
+  {
+      delete threads.back();
+      threads.pop_back();
+  }
 }
 
 
 // available_slave_exists() tries to find an idle thread which is available as
-// a slave for the thread with threadID "master".
-
-bool ThreadsManager::available_slave_exists(int master) const {
+// a slave for the thread 'master'.
 
-  assert(master >= 0 && master < activeThreads);
+bool ThreadPool::available_slave_exists(Thread* master) const {
 
-  for (int i = 0; i < activeThreads; i++)
-      if (i != master && threads[i].is_available_to(master))
+  for (size_t i = 0; i < threads.size(); i++)
+      if (threads[i]->is_available_to(master))
           return true;
 
   return false;
@@ -236,115 +239,147 @@ bool ThreadsManager::available_slave_exists(int master) const {
 
 
 // split() does the actual work of distributing the work at a node between
-// several available threads. If it does not succeed in splitting the
-// node (because no idle threads are available, or because we have no unused
-// split point objects), the function immediately returns. If splitting is
-// possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
-// copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
-// been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops and
-// call search().When all threads have returned from search() then split() returns.
+// several available threads. If it does not succeed in splitting the node
+// (because no idle threads are available, or because we have no unused split
+// point objects), the function immediately returns. If splitting is possible, a
+// SplitPoint object is initialized with all the data that must be copied to the
+// helper threads and then helper threads are told that they have been assigned
+// work. This will cause them to instantly leave their idle loops and call
+// search(). When all threads have returned from search() then split() returns.
 
 template <bool Fake>
-Value ThreadsManager::split(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta,
-                            Value bestValue, Depth depth, Move threatMove,
-                            int moveCount, MovePicker* mp, int nodeType) {
-  assert(pos.is_ok());
-  assert(bestValue >= -VALUE_INFINITE);
+Value ThreadPool::split(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta,
+                        Value bestValue, Move* bestMove, Depth depth, Move threatMove,
+                        int moveCount, MovePicker& mp, int nodeType) {
+
+  assert(pos.pos_is_ok());
+  assert(bestValue > -VALUE_INFINITE);
   assert(bestValue <= alpha);
   assert(alpha < beta);
   assert(beta <= VALUE_INFINITE);
   assert(depth > DEPTH_ZERO);
-  assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < activeThreads);
-  assert(activeThreads > 1);
 
-  int i, master = pos.thread();
-  Thread& masterThread = threads[master];
+  Thread* master = pos.this_thread();
 
-  // If we already have too many active split points, don't split
-  if (masterThread.activeSplitPoints >= MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS)
+  if (master->splitPointsCnt >= MAX_SPLITPOINTS_PER_THREAD)
       return bestValue;
 
-  // Pick the next available split point object from the split point stack
-  SplitPoint* sp = masterThread.splitPoints + masterThread.activeSplitPoints;
-
-  // Initialize the split point object
-  sp->parent = masterThread.splitPoint;
-  sp->master = master;
-  sp->is_betaCutoff = false;
-  sp->depth = depth;
-  sp->threatMove = threatMove;
-  sp->alpha = alpha;
-  sp->beta = beta;
-  sp->nodeType = nodeType;
-  sp->bestValue = bestValue;
-  sp->mp = mp;
-  sp->moveCount = moveCount;
-  sp->pos = &pos;
-  sp->nodes = 0;
-  sp->ss = ss;
-  for (i = 0; i < activeThreads; i++)
-      sp->is_slave[i] = false;
-
-  // If we are here it means we are not available
-  assert(masterThread.state == Thread::SEARCHING);
-
-  int workersCnt = 1; // At least the master is included
+  // Pick the next available split point from the split point stack
+  SplitPoint& sp = master->splitPoints[master->splitPointsCnt];
+
+  sp.parent = master->curSplitPoint;
+  sp.master = master;
+  sp.cutoff = false;
+  sp.slavesMask = 1ULL << master->idx;
+  sp.depth = depth;
+  sp.bestMove = *bestMove;
+  sp.threatMove = threatMove;
+  sp.alpha = alpha;
+  sp.beta = beta;
+  sp.nodeType = nodeType;
+  sp.bestValue = bestValue;
+  sp.mp = &mp;
+  sp.moveCount = moveCount;
+  sp.pos = &pos;
+  sp.nodes = 0;
+  sp.ss = ss;
+
+  assert(master->searching);
+
+  master->curSplitPoint = &sp;
+  int slavesCnt = 0;
 
   // Try to allocate available threads and ask them to start searching setting
-  // the state to Thread::WORKISWAITING, this must be done under lock protection
-  // to avoid concurrent allocation of the same slave by another master.
-  lock_grab(&threadsLock);
+  // is_searching flag. This must be done under lock protection to avoid concurrent
+  // allocation of the same slave by another master.
+  mutex.lock();
+  sp.mutex.lock();
 
-  for (i = 0; !Fake && i < activeThreads && workersCnt < maxThreadsPerSplitPoint; i++)
-      if (i != master && threads[i].is_available_to(master))
+  for (size_t i = 0; i < threads.size() && !Fake; ++i)
+      if (threads[i]->is_available_to(master))
       {
-          workersCnt++;
-          sp->is_slave[i] = true;
-          threads[i].splitPoint = sp;
-
-          // This makes the slave to exit from idle_loop()
-          threads[i].state = Thread::SEARCHING;
+          sp.slavesMask |= 1ULL << i;
+          threads[i]->curSplitPoint = &sp;
+          threads[i]->searching = true; // Slave leaves idle_loop()
+          threads[i]->notify_one(); // Could be sleeping
 
-          if (useSleepingThreads)
-              threads[i].wake_up();
+          if (++slavesCnt + 1 >= maxThreadsPerSplitPoint) // Master is always included
+              break;
       }
 
-  lock_release(&threadsLock);
-
-  // We failed to allocate even one slave, return
-  if (!Fake && workersCnt == 1)
-      return bestValue;
+  master->splitPointsCnt++;
 
-  masterThread.splitPoint = sp;
-  masterThread.activeSplitPoints++;
+  sp.mutex.unlock();
+  mutex.unlock();
 
-  // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
-  // which it will instantly launch a search, because its state is
-  // Thread::WORKISWAITING. We send the split point as a second parameter to
-  // the idle loop, which means that the main thread will return from the idle
-  // loop when all threads have finished their work at this split point.
-  masterThread.idle_loop(sp);
+  // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from which
+  // it will instantly launch a search, because its is_searching flag is set.
+  // The thread will return from the idle loop when all slaves have finished
+  // their work at this split point.
+  if (slavesCnt || Fake)
+  {
+      master->Thread::idle_loop(); // Force a call to base class idle_loop()
 
-  // In helpful master concept a master can help only a sub-tree, and
-  // because here is all finished is not possible master is booked.
-  assert(masterThread.state == Thread::AVAILABLE);
+      // In helpful master concept a master can help only a sub-tree of its split
+      // point, and because here is all finished is not possible master is booked.
+      assert(!master->searching);
+  }
 
   // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
-  // finished. Note that changing state and decreasing activeSplitPoints is done
-  // under lock protection to avoid a race with Thread::is_available_to().
-  lock_grab(&threadsLock);
+  // finished. Note that setting is_searching and decreasing splitPointsCnt is
+  // done under lock protection to avoid a race with Thread::is_available_to().
+  mutex.lock();
+  sp.mutex.lock();
 
-  masterThread.state = Thread::SEARCHING;
-  masterThread.activeSplitPoints--;
+  master->searching = true;
+  master->splitPointsCnt--;
+  master->curSplitPoint = sp.parent;
+  pos.set_nodes_searched(pos.nodes_searched() + sp.nodes);
+  *bestMove = sp.bestMove;
 
-  lock_release(&threadsLock);
+  sp.mutex.unlock();
+  mutex.unlock();
 
-  masterThread.splitPoint = sp->parent;
-  pos.set_nodes_searched(pos.nodes_searched() + sp->nodes);
-
-  return sp->bestValue;
+  return sp.bestValue;
 }
 
 // Explicit template instantiations
-template Value ThreadsManager::split<false>(Position&, SearchStack*, Value, Value, Value, Depth, Move, int, MovePicker*, int);
-template Value ThreadsManager::split<true>(Position&, SearchStack*, Value, Value, Value, Depth, Move, int, MovePicker*, int);
+template Value ThreadPool::split<false>(Position&, Stack*, Value, Value, Value, Move*, Depth, Move, int, MovePicker&, int);
+template Value ThreadPool::split<true>(Position&, Stack*, Value, Value, Value, Move*, Depth, Move, int, MovePicker&, int);
+
+
+// wait_for_think_finished() waits for main thread to go to sleep then returns
+
+void ThreadPool::wait_for_think_finished() {
+
+  MainThread* t = main_thread();
+  t->mutex.lock();
+  while (t->thinking) sleepCondition.wait(t->mutex);
+  t->mutex.unlock();
+}
+
+
+// start_thinking() wakes up the main thread sleeping in  main_loop() so to start
+// a new search, then returns immediately.
+
+void ThreadPool::start_thinking(const Position& pos, const LimitsType& limits,
+                                const std::vector<Move>& searchMoves, StateStackPtr& states) {
+  wait_for_think_finished();
+
+  SearchTime = Time::now(); // As early as possible
+
+  Signals.stopOnPonderhit = Signals.firstRootMove = false;
+  Signals.stop = Signals.failedLowAtRoot = false;
+
+  RootPos = pos;
+  Limits = limits;
+  SetupStates = states; // Ownership transfer here
+  RootMoves.clear();
+
+  for (MoveList<LEGAL> ml(pos); !ml.end(); ++ml)
+      if (searchMoves.empty() || count(searchMoves.begin(), searchMoves.end(), ml.move()))
+          RootMoves.push_back(RootMove(ml.move()));
+
+  main_thread()->thinking = true;
+  main_thread()->notify_one(); // Starts main thread
+}