add ticketlock test for wait-free (failed, as expected)
authorMathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>
Wed, 14 Oct 2009 07:18:32 +0000 (03:18 -0400)
committerMathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>
Wed, 14 Oct 2009 07:18:32 +0000 (03:18 -0400)
Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>
18 files changed:
ticketlock-testwait/DEFINES [new file with mode: 0644]
ticketlock-testwait/Makefile [new file with mode: 0644]
ticketlock-testwait/asserts.log [new file with mode: 0644]
ticketlock-testwait/asserts.spin.input [new file with mode: 0644]
ticketlock-testwait/config_4_bits_per_byte.define [new file with mode: 0644]
ticketlock-testwait/lock_progress.log [new file with mode: 0644]
ticketlock-testwait/lock_progress.ltl [new file with mode: 0644]
ticketlock-testwait/lock_progress.spin.input [new file with mode: 0644]
ticketlock-testwait/lock_progress.spin.input.trail [new file with mode: 0644]
ticketlock-testwait/lock_progress_4_bits_per_byte.log [new file with mode: 0644]
ticketlock-testwait/mem-progress.spin [new file with mode: 0644]
ticketlock-testwait/mem.sh [new file with mode: 0644]
ticketlock-testwait/mem.spin [new file with mode: 0644]
ticketlock-testwait/refcount.log [new file with mode: 0644]
ticketlock-testwait/refcount.ltl [new file with mode: 0644]
ticketlock-testwait/refcount.spin.input [new file with mode: 0644]
ticketlock-testwait/refcount_4_bits_per_byte.log [new file with mode: 0644]
ticketlock-testwait/references.txt [new file with mode: 0644]

diff --git a/ticketlock-testwait/DEFINES b/ticketlock-testwait/DEFINES
new file mode 100644 (file)
index 0000000..4eb5315
--- /dev/null
@@ -0,0 +1 @@
+#define refcount_gt_one (refcount > 1)
diff --git a/ticketlock-testwait/Makefile b/ticketlock-testwait/Makefile
new file mode 100644 (file)
index 0000000..c41afd3
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,112 @@
+# This program is free software; you can redistribute it and/or modify
+# it under the terms of the GNU General Public License as published by
+# the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
+# (at your option) any later version.
+#
+# This program is distributed in the hope that it will be useful,
+# but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+# MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+# GNU General Public License for more details.
+#
+# You should have received a copy of the GNU General Public License
+# along with this program; if not, write to the Free Software
+# Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA.
+#
+# Copyright (C) Mathieu Desnoyers, 2009
+#
+# Authors: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>
+
+#CFLAGS=-DSAFETY
+#CFLAGS=-DHASH64 -DREACH
+CFLAGS=-DHASH64
+
+#try pan -i to get the smallest trace.
+
+SPINFILE=mem.spin
+SPINFILE_FAIR=mem-progress.spin
+
+default:
+       make refcount | tee refcount.log
+       make refcount_4_bits_per_byte | tee refcount_4_bits_per_byte.log
+       make lock_progress | tee lock_progress.log
+       make lock_progress_4_bits_per_byte | tee lock_progress_4_bits_per_byte.log
+       make asserts | tee asserts.log
+       make summary
+
+#show trail : spin -v -t -N pan.ltl input.spin
+# after each individual make.
+
+summary:
+       @echo
+       @echo "Verification summary"
+       @grep error *.log
+
+asserts: clean
+       cat DEFINES > .input.spin
+       cat ${SPINFILE} >> .input.spin
+       rm -f .input.spin.trail
+       spin -a -X .input.spin
+       gcc -w ${CFLAGS} -DSAFETY -o pan pan.c
+       ./pan -v -c1 -X -m10000000 -w19
+       cp .input.spin $@.spin.input
+       -cp .input.spin.trail $@.spin.input.trail
+
+refcount: clean refcount_ltl run
+       cp .input.spin $@.spin.input
+       -cp .input.spin.trail $@.spin.input.trail
+
+refcount_ltl:
+       touch .input.define
+       cat DEFINES > pan.ltl
+       cat .input.define >> pan.ltl
+       spin -f "!(`cat refcount.ltl | grep -v ^//`)" >> pan.ltl
+
+refcount_4_bits_per_byte: clean refcount_ltl config_4_bits_per_byte_define run
+
+lock_progress: clean lock_progress_ltl run_weak_fair
+       cp .input.spin $@.spin.input
+       -cp .input.spin.trail $@.spin.input.trail
+
+lock_progress_ltl:
+       touch .input.define
+       cat .input.define > pan.ltl
+       cat DEFINES >> pan.ltl
+       spin -f "!(`cat lock_progress.ltl | grep -v ^//`)" >> pan.ltl
+
+lock_progress_4_bits_per_byte: clean lock_progress_ltl config_4_bits_per_byte_define run
+
+config_4_bits_per_byte_define:
+       cp config_4_bits_per_byte.define .input.define
+
+run: pan
+       ./pan -a -v -c1 -X -m1000000 -w19
+
+run_weak_fair: pan_fair
+       ./pan_fair -a -f -v -c1 -X -m1000000 -w20
+
+pan_fair: pan_fair.c
+       gcc -w ${CFLAGS} -DNFAIR=4 -o pan_fair pan_fair.c
+
+pan: pan.c
+       gcc -w ${CFLAGS} -o pan pan.c
+
+pan_fair.c: pan.ltl ${SPINFILE_FAIR}
+       cat DEFINES > .input.spin
+       cat .input.define >> .input.spin
+       cat ${SPINFILE_FAIR} >> .input.spin
+       rm -f .input.spin.trail
+       spin -a -X -N pan.ltl .input.spin
+       mv pan.c pan_fair.c
+
+pan.c: pan.ltl ${SPINFILE}
+       cat DEFINES > .input.spin
+       cat .input.define >> .input.spin
+       cat ${SPINFILE} >> .input.spin
+       rm -f .input.spin.trail
+       spin -a -X -N pan.ltl .input.spin
+
+.PHONY: clean default distclean summary
+clean:
+       rm -f pan* trail.out .input.spin* *.spin.trail .input.define
+distclean:
+       rm -f *.trail *.input *.log
diff --git a/ticketlock-testwait/asserts.log b/ticketlock-testwait/asserts.log
new file mode 100644 (file)
index 0000000..1143d32
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,16 @@
+make[1]: Entering directory `/home/compudj/doc/userspace-rcu/ticketlock-testwait'
+rm -f pan* trail.out .input.spin* *.spin.trail .input.define
+cat DEFINES > .input.spin
+cat mem.spin >> .input.spin
+rm -f .input.spin.trail
+spin -a -X .input.spin
+spin: line  72 ".input.spin", Error: undeclared variable: do_pause     saw ''(' = '40''
+spin: line  72 ".input.spin", Error: syntax error      saw ''(' = '40''
+spin: line  86 ".input.spin", Error: bad call to proc_is_safe
+spin: line  86 ".input.spin", Error: bad call to proc_is_safe
+spin: line  86 ".input.spin", Error: bad call to proc_is_safe
+spin: line  86 ".input.spin", Error: bad call to proc_is_safe
+spin: line  86 ".input.spin", Error: bad call to proc_is_safe
+spin: line  80 ".input.spin", Error: proctype proc_X not found
+spin: 1 error(s) - aborting
+make[1]: Leaving directory `/home/compudj/doc/userspace-rcu/ticketlock-testwait'
diff --git a/ticketlock-testwait/asserts.spin.input b/ticketlock-testwait/asserts.spin.input
new file mode 100644 (file)
index 0000000..d2a22d2
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,114 @@
+#define refcount_gt_one (refcount > 1)
+/*
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
+ * it under the terms of the GNU General Public License as published by
+ * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
+ * (at your option) any later version.
+ *
+ * This program is distributed in the hope that it will be useful,
+ * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+ * GNU General Public License for more details.
+ *
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with this program; if not, write to the Free Software
+ * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA.
+ *
+ * Copyright (c) 2009 Mathieu Desnoyers
+ */
+
+/* 16 CPUs max (byte has 8 bits, divided in two) */
+
+#ifndef CONFIG_BITS_PER_BYTE
+#define BITS_PER_BYTE          8
+#else
+#define BITS_PER_BYTE          CONFIG_BITS_PER_BYTE
+#endif
+
+#define HBPB                   (BITS_PER_BYTE / 2)     /* 4 */
+#define HMASK                  ((1 << HBPB) - 1)       /* 0x0F */
+
+/* for byte type */
+#define LOW_HALF(val)          ((val) & HMASK)
+#define LOW_HALF_INC           1
+
+#define HIGH_HALF(val)         ((val) & (HMASK << HBPB))
+#define HIGH_HALF_INC          (1 << HBPB)
+
+byte lock = 0;
+byte refcount = 0;
+
+#define need_pause()   (_pid == 1)
+
+/*
+ * Test weak fairness by either not pausing or cycling for any number of
+ * steps, or forever.
+ * Models a slow thread. Should be added between each atomic steps.
+ * To test for wait-freedom (no starvation of a specific thread), add do_pause
+ * in threads other than the one we are checking for progress (and which
+ * contains the progress label).
+ * To test for lock-freedom (system-wide progress), add to all threads except
+ * one. All threads contain progress labels.
+ */
+inline do_pause()
+{
+       if
+       :: need_pause() ->
+               do
+               :: 1 ->
+                       if
+                       :: 1 -> skip;
+                       :: 1 -> break;
+                       fi;
+               od;
+       :: else ->
+               skip;
+       fi;
+}
+
+inline spin_lock(lock, ticket)
+{
+       atomic {
+               ticket = HIGH_HALF(lock) >> HBPB;
+               lock = lock + HIGH_HALF_INC;    /* overflow expected */
+       }
+
+       do
+       :: 1 ->
+               if
+               :: (LOW_HALF(lock) == ticket) ->
+                       break;
+               :: else ->
+                       skip;
+               fi;
+       od;
+}
+
+inline spin_unlock(lock)
+{
+       lock = HIGH_HALF(lock) | LOW_HALF(lock + LOW_HALF_INC);
+}
+
+proctype proc_X()
+{
+       byte ticket;
+
+       do
+       :: 1->
+               spin_lock(lock, ticket);
+progress:
+               refcount = refcount + 1;
+               do_pause();
+               refcount = refcount - 1;
+               spin_unlock(lock);
+       od;
+}
+
+init
+{
+       run proc_X();
+       run proc_X();
+       //run proc_X();
+       //run proc_X();
+       //run proc_X();
+}
diff --git a/ticketlock-testwait/config_4_bits_per_byte.define b/ticketlock-testwait/config_4_bits_per_byte.define
new file mode 100644 (file)
index 0000000..e1d13ca
--- /dev/null
@@ -0,0 +1 @@
+#define CONFIG_BITS_PER_BYTE 4
diff --git a/ticketlock-testwait/lock_progress.log b/ticketlock-testwait/lock_progress.log
new file mode 100644 (file)
index 0000000..8ffef37
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,20 @@
+make[1]: Entering directory `/home/compudj/doc/userspace-rcu/ticketlock-testwait'
+rm -f pan* trail.out .input.spin* *.spin.trail .input.define
+touch .input.define
+cat .input.define > pan.ltl
+cat DEFINES >> pan.ltl
+spin -f "!(`cat lock_progress.ltl | grep -v ^//`)" >> pan.ltl
+cat DEFINES > .input.spin
+cat .input.define >> .input.spin
+cat mem-progress.spin >> .input.spin
+rm -f .input.spin.trail
+spin -a -X -N pan.ltl .input.spin
+Exit-Status 0
+mv pan.c pan_fair.c
+gcc -w -DHASH64 -DNFAIR=4 -o pan_fair pan_fair.c
+./pan_fair -a -f -v -c1 -X -m1000000 -w20
+warning: for p.o. reduction to be valid the never claim must be stutter-invariant
+(never claims generated from LTL formulae are stutter-invariant)
+depth 0: Claim reached state 5 (line 135)
+depth 2: Claim reached state 9 (line 140)
+depth 4992: Claim reached state 9 (line 139)
diff --git a/ticketlock-testwait/lock_progress.ltl b/ticketlock-testwait/lock_progress.ltl
new file mode 100644 (file)
index 0000000..8718641
--- /dev/null
@@ -0,0 +1 @@
+([] <> !np_)
diff --git a/ticketlock-testwait/lock_progress.spin.input b/ticketlock-testwait/lock_progress.spin.input
new file mode 100644 (file)
index 0000000..b7ce6a2
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,130 @@
+#define refcount_gt_one (refcount > 1)
+/*
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
+ * it under the terms of the GNU General Public License as published by
+ * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
+ * (at your option) any later version.
+ *
+ * This program is distributed in the hope that it will be useful,
+ * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+ * GNU General Public License for more details.
+ *
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with this program; if not, write to the Free Software
+ * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA.
+ *
+ * Copyright (c) 2009 Mathieu Desnoyers
+ */
+
+/* 16 CPUs max (byte has 8 bits, divided in two) */
+
+#ifndef CONFIG_BITS_PER_BYTE
+#define BITS_PER_BYTE          8
+#else
+// test progress failure with shorter byte size. Will fail with 5 proc.
+#define BITS_PER_BYTE          CONFIG_BITS_PER_BYTE
+#endif
+
+#define HBPB                   (BITS_PER_BYTE / 2)     /* 4 */
+#define HMASK                  ((1 << HBPB) - 1)       /* 0x0F */
+
+/* for byte type */
+#define LOW_HALF(val)          ((val) & HMASK)
+#define LOW_HALF_INC           1
+
+#define HIGH_HALF(val)         ((val) & (HMASK << HBPB))
+#define HIGH_HALF_INC          (1 << HBPB)
+
+byte lock = 0;
+byte refcount = 0;
+
+#define need_pause()   (_pid == 2)
+
+/*
+ * Test weak fairness by either not pausing or cycling for any number of
+ * steps, or forever.
+ * Models a slow thread. Should be added between each atomic steps.
+ * To test for wait-freedom (no starvation of a specific thread), add do_pause
+ * in threads other than the one we are checking for progress (and which
+ * contains the progress label).
+ * To test for lock-freedom (system-wide progress), add to all threads except
+ * one. All threads contain progress labels.
+ */
+inline do_pause()
+{
+       if
+       :: need_pause() ->
+               if
+               :: 1 ->
+                       do
+                       :: 1 ->
+                               skip;
+                       od;
+               :: 1 -> skip;
+               fi;
+       :: else ->
+               skip;
+       fi;
+}
+
+inline spin_lock(lock, ticket)
+{
+       atomic {
+               ticket = HIGH_HALF(lock) >> HBPB;
+               lock = lock + HIGH_HALF_INC;    /* overflow expected */
+       }
+
+       do
+       :: 1 ->
+               if
+               :: (LOW_HALF(lock) == ticket) ->
+                       break;
+               :: else ->
+                       skip;
+               fi;
+       od;
+}
+
+inline spin_unlock(lock)
+{
+       lock = HIGH_HALF(lock) | LOW_HALF(lock + LOW_HALF_INC);
+}
+
+proctype proc_A()
+{
+       byte ticket;
+
+       do
+       :: 1 ->
+progress_A:
+               spin_lock(lock, ticket);
+               refcount = refcount + 1;
+               refcount = refcount - 1;
+               spin_unlock(lock);
+       od;
+}
+
+proctype proc_B()
+{
+       byte ticket;
+
+       do
+       :: 1 ->
+               do_pause();
+               spin_lock(lock, ticket);
+               refcount = refcount + 1;
+               do_pause();
+               refcount = refcount - 1;
+               spin_unlock(lock);
+       od;
+}
+
+init
+{
+       run proc_A();
+       run proc_B();
+       run proc_B();
+       run proc_B();
+       run proc_B();
+}
diff --git a/ticketlock-testwait/lock_progress.spin.input.trail b/ticketlock-testwait/lock_progress.spin.input.trail
new file mode 100644 (file)
index 0000000..c9c9642
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,3029 @@
+-2:3:-2
+-4:-4:-4
+1:0:86
+2:1:78
+3:0:86
+4:1:79
+5:0:86
+6:3:23
+7:0:86
+8:3:24
+9:0:86
+10:3:31
+11:0:86
+12:3:32
+13:0:86
+14:1:80
+15:0:86
+16:4:23
+17:0:86
+18:4:35
+19:0:86
+20:4:36
+21:0:86
+22:1:81
+23:0:86
+24:5:23
+25:0:86
+26:5:35
+27:0:86
+28:5:36
+29:0:86
+30:1:82
+31:0:86
+32:6:23
+33:0:86
+34:6:35
+35:0:86
+36:6:36
+37:0:86
+38:6:40
+39:0:86
+40:6:43
+41:0:86
+42:6:44
+43:0:86
+44:6:54
+45:0:86
+46:6:66
+47:0:86
+48:6:67
+49:0:86
+50:6:71
+51:0:86
+52:6:72
+53:0:86
+54:6:23
+55:0:86
+56:6:35
+57:0:86
+58:6:36
+59:0:86
+60:6:40
+61:0:86
+62:6:43
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+2867:0:90
+2868:5:43
+2869:0:90
+2870:6:43
+2871:0:90
+2872:5:46
+2873:0:90
+2874:4:46
+2875:0:90
+2876:6:46
+2877:0:90
+2878:6:47
+2879:0:90
+2880:5:47
+2881:0:90
+2882:6:43
+2883:0:90
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+2932:2:4
+2933:0:90
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+2935:0:90
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+2938:5:43
+2939:0:90
+2940:6:43
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+2942:6:46
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+2944:5:46
+2945:0:90
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+2947:0:90
+2948:6:43
+2949:0:90
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+2953:0:90
+2954:5:47
+2955:0:90
+2956:6:47
+2957:0:90
+2958:6:43
+2959:0:90
+2960:5:43
+2961:0:90
+2962:4:47
+2963:0:90
+2964:6:46
+2965:0:90
+2966:6:47
+2967:0:90
+2968:5:46
+2969:0:90
+2970:6:43
+2971:0:90
+2972:5:47
+2973:0:90
+2974:6:46
+2975:0:90
+2976:6:47
+2977:0:90
+2978:3:58
+2979:0:90
+2980:6:43
+2981:0:90
+2982:6:46
+2983:0:90
+2984:5:43
+2985:0:90
+2986:6:47
+2987:0:90
+2988:6:43
+2989:0:90
+2990:5:46
+2991:0:90
+2992:6:46
+2993:0:90
+2994:4:43
+2995:0:90
+2996:6:47
+2997:0:90
+2998:6:43
+2999:0:90
+3000:5:47
+3001:0:90
+3002:6:46
+3003:0:90
+3004:6:47
+3005:0:90
+3006:5:43
+3007:0:90
+3008:6:43
+3009:0:90
+3010:4:46
+3011:0:90
+3012:6:46
+3013:0:90
+3014:6:47
+3015:0:90
+3016:5:46
+3017:0:90
+3018:6:43
+3019:0:90
+3020:6:46
+3021:0:90
+3022:5:47
+3023:0:90
+3024:6:47
+3025:0:90
+3026:6:43
diff --git a/ticketlock-testwait/lock_progress_4_bits_per_byte.log b/ticketlock-testwait/lock_progress_4_bits_per_byte.log
new file mode 100644 (file)
index 0000000..5a62baf
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,22 @@
+make[1]: Entering directory `/home/compudj/doc/userspace-rcu/ticketlock-testwait'
+rm -f pan* trail.out .input.spin* *.spin.trail .input.define
+touch .input.define
+cat .input.define > pan.ltl
+cat DEFINES >> pan.ltl
+spin -f "!(`cat lock_progress.ltl | grep -v ^//`)" >> pan.ltl
+cp config_4_bits_per_byte.define .input.define
+cat DEFINES > .input.spin
+cat .input.define >> .input.spin
+cat mem.spin >> .input.spin
+rm -f .input.spin.trail
+spin -a -X -N pan.ltl .input.spin
+spin: line  73 "pan.___", Error: undeclared variable: do_pause saw ''(' = '40''
+spin: line  73 "pan.___", Error: syntax error  saw ''(' = '40''
+spin: line  99 "pan.___", Error: bad call to proc_is_safe
+spin: line  99 "pan.___", Error: bad call to proc_is_safe
+spin: line  99 "pan.___", Error: bad call to proc_is_safe
+spin: line  99 "pan.___", Error: bad call to proc_is_safe
+spin: line  99 "pan.___", Error: bad call to proc_is_safe
+spin: line  81 "pan.___", Error: proctype proc_X not found
+spin: 1 error(s) - aborting
+make[1]: Leaving directory `/home/compudj/doc/userspace-rcu/ticketlock-testwait'
diff --git a/ticketlock-testwait/mem-progress.spin b/ticketlock-testwait/mem-progress.spin
new file mode 100644 (file)
index 0000000..818f445
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,129 @@
+/*
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
+ * it under the terms of the GNU General Public License as published by
+ * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
+ * (at your option) any later version.
+ *
+ * This program is distributed in the hope that it will be useful,
+ * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+ * GNU General Public License for more details.
+ *
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with this program; if not, write to the Free Software
+ * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA.
+ *
+ * Copyright (c) 2009 Mathieu Desnoyers
+ */
+
+/* 16 CPUs max (byte has 8 bits, divided in two) */
+
+#ifndef CONFIG_BITS_PER_BYTE
+#define BITS_PER_BYTE          8
+#else
+// test progress failure with shorter byte size. Will fail with 5 proc.
+#define BITS_PER_BYTE          CONFIG_BITS_PER_BYTE
+#endif
+
+#define HBPB                   (BITS_PER_BYTE / 2)     /* 4 */
+#define HMASK                  ((1 << HBPB) - 1)       /* 0x0F */
+
+/* for byte type */
+#define LOW_HALF(val)          ((val) & HMASK)
+#define LOW_HALF_INC           1
+
+#define HIGH_HALF(val)         ((val) & (HMASK << HBPB))
+#define HIGH_HALF_INC          (1 << HBPB)
+
+byte lock = 0;
+byte refcount = 0;
+
+#define need_pause()   (_pid == 2)
+
+/*
+ * Test weak fairness by either not pausing or cycling for any number of
+ * steps, or forever.
+ * Models a slow thread. Should be added between each atomic steps.
+ * To test for wait-freedom (no starvation of a specific thread), add do_pause
+ * in threads other than the one we are checking for progress (and which
+ * contains the progress label).
+ * To test for lock-freedom (system-wide progress), add to all threads except
+ * one. All threads contain progress labels.
+ */
+inline do_pause()
+{
+       if
+       :: need_pause() ->
+               if
+               :: 1 ->
+                       do
+                       :: 1 ->
+                               skip;
+                       od;
+               :: 1 -> skip;
+               fi;
+       :: else ->
+               skip;
+       fi;
+}
+
+inline spin_lock(lock, ticket)
+{
+       atomic {
+               ticket = HIGH_HALF(lock) >> HBPB;
+               lock = lock + HIGH_HALF_INC;    /* overflow expected */
+       }
+
+       do
+       :: 1 ->
+               if
+               :: (LOW_HALF(lock) == ticket) ->
+                       break;
+               :: else ->
+                       skip;
+               fi;
+       od;
+}
+
+inline spin_unlock(lock)
+{
+       lock = HIGH_HALF(lock) | LOW_HALF(lock + LOW_HALF_INC);
+}
+
+proctype proc_A()
+{
+       byte ticket;
+
+       do
+       :: 1 ->
+progress_A:
+               spin_lock(lock, ticket);
+               refcount = refcount + 1;
+               refcount = refcount - 1;
+               spin_unlock(lock);
+       od;
+}
+
+proctype proc_B()
+{
+       byte ticket;
+
+       do
+       :: 1 ->
+               do_pause();
+               spin_lock(lock, ticket);
+               refcount = refcount + 1;
+               do_pause();
+               refcount = refcount - 1;
+               spin_unlock(lock);
+       od;
+}
+
+init
+{
+       run proc_A();
+       run proc_B();
+       run proc_B();
+       run proc_B();
+       run proc_B();
+}
diff --git a/ticketlock-testwait/mem.sh b/ticketlock-testwait/mem.sh
new file mode 100644 (file)
index 0000000..56e8123
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,29 @@
+#!/bin/sh
+#
+# Compiles and runs the urcu.spin Promela model.
+#
+# This program is free software; you can redistribute it and/or modify
+# it under the terms of the GNU General Public License as published by
+# the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
+# (at your option) any later version.
+#
+# This program is distributed in the hope that it will be useful,
+# but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+# MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+# GNU General Public License for more details.
+#
+# You should have received a copy of the GNU General Public License
+# along with this program; if not, write to the Free Software
+# Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA.
+#
+# Copyright (C) IBM Corporation, 2009
+#               Mathieu Desnoyers, 2009
+#
+# Authors: Paul E. McKenney <paulmck@linux.vnet.ibm.com>
+#          Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>
+
+# Basic execution, without LTL clauses. See Makefile.
+
+spin -a mem.spin
+cc -DSAFETY -o pan pan.c
+./pan -v -c1 -X -m10000000 -w21
diff --git a/ticketlock-testwait/mem.spin b/ticketlock-testwait/mem.spin
new file mode 100644 (file)
index 0000000..445ee9a
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,83 @@
+/*
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
+ * it under the terms of the GNU General Public License as published by
+ * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
+ * (at your option) any later version.
+ *
+ * This program is distributed in the hope that it will be useful,
+ * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+ * GNU General Public License for more details.
+ *
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with this program; if not, write to the Free Software
+ * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA.
+ *
+ * Copyright (c) 2009 Mathieu Desnoyers
+ */
+
+/* 16 CPUs max (byte has 8 bits, divided in two) */
+
+#ifndef CONFIG_BITS_PER_BYTE
+#define BITS_PER_BYTE          8
+#else
+#define BITS_PER_BYTE          CONFIG_BITS_PER_BYTE
+#endif
+
+#define HBPB                   (BITS_PER_BYTE / 2)     /* 4 */
+#define HMASK                  ((1 << HBPB) - 1)       /* 0x0F */
+
+/* for byte type */
+#define LOW_HALF(val)          ((val) & HMASK)
+#define LOW_HALF_INC           1
+
+#define HIGH_HALF(val)         ((val) & (HMASK << HBPB))
+#define HIGH_HALF_INC          (1 << HBPB)
+
+byte lock = 0;
+byte refcount = 0;
+
+inline spin_lock(lock, ticket)
+{
+       atomic {
+               ticket = HIGH_HALF(lock) >> HBPB;
+               lock = lock + HIGH_HALF_INC;    /* overflow expected */
+       }
+
+       do
+       :: 1 ->
+               if
+               :: (LOW_HALF(lock) == ticket) ->
+                       break;
+               :: else ->
+                       skip;
+               fi;
+       od;
+}
+
+inline spin_unlock(lock)
+{
+       lock = HIGH_HALF(lock) | LOW_HALF(lock + LOW_HALF_INC);
+}
+
+proctype proc_X()
+{
+       byte ticket;
+
+       do
+       :: 1->
+               spin_lock(lock, ticket);
+               refcount = refcount + 1;
+               refcount = refcount - 1;
+               spin_unlock(lock);
+       od;
+}
+
+init
+{
+       run proc_X();
+       run proc_X();
+       run proc_X();
+       run proc_X();
+       run proc_X();
+}
diff --git a/ticketlock-testwait/refcount.log b/ticketlock-testwait/refcount.log
new file mode 100644 (file)
index 0000000..ba8d94e
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,18 @@
+make[1]: Entering directory `/home/compudj/doc/userspace-rcu/ticketlock-testwait'
+rm -f pan* trail.out .input.spin* *.spin.trail .input.define
+touch .input.define
+cat DEFINES > pan.ltl
+cat .input.define >> pan.ltl
+spin -f "!(`cat refcount.ltl | grep -v ^//`)" >> pan.ltl
+cat DEFINES > .input.spin
+cat .input.define >> .input.spin
+cat mem.spin >> .input.spin
+rm -f .input.spin.trail
+spin -a -X -N pan.ltl .input.spin
+Exit-Status 0
+gcc -w -DHASH64 -o pan pan.c
+./pan -a -v -c1 -X -m1000000 -w19
+warning: for p.o. reduction to be valid the never claim must be stutter-invariant
+(never claims generated from LTL formulae are stutter-invariant)
+depth 0: Claim reached state 5 (line 89)
+Depth=  889941 States=    1e+06 Transitions=  2.5e+06 Memory=   103.585        t=   3.39 R=   3e+05
diff --git a/ticketlock-testwait/refcount.ltl b/ticketlock-testwait/refcount.ltl
new file mode 100644 (file)
index 0000000..48f971f
--- /dev/null
@@ -0,0 +1 @@
+[] (!(refcount_gt_one))
diff --git a/ticketlock-testwait/refcount.spin.input b/ticketlock-testwait/refcount.spin.input
new file mode 100644 (file)
index 0000000..d2a22d2
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,114 @@
+#define refcount_gt_one (refcount > 1)
+/*
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
+ * it under the terms of the GNU General Public License as published by
+ * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
+ * (at your option) any later version.
+ *
+ * This program is distributed in the hope that it will be useful,
+ * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+ * GNU General Public License for more details.
+ *
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with this program; if not, write to the Free Software
+ * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA.
+ *
+ * Copyright (c) 2009 Mathieu Desnoyers
+ */
+
+/* 16 CPUs max (byte has 8 bits, divided in two) */
+
+#ifndef CONFIG_BITS_PER_BYTE
+#define BITS_PER_BYTE          8
+#else
+#define BITS_PER_BYTE          CONFIG_BITS_PER_BYTE
+#endif
+
+#define HBPB                   (BITS_PER_BYTE / 2)     /* 4 */
+#define HMASK                  ((1 << HBPB) - 1)       /* 0x0F */
+
+/* for byte type */
+#define LOW_HALF(val)          ((val) & HMASK)
+#define LOW_HALF_INC           1
+
+#define HIGH_HALF(val)         ((val) & (HMASK << HBPB))
+#define HIGH_HALF_INC          (1 << HBPB)
+
+byte lock = 0;
+byte refcount = 0;
+
+#define need_pause()   (_pid == 1)
+
+/*
+ * Test weak fairness by either not pausing or cycling for any number of
+ * steps, or forever.
+ * Models a slow thread. Should be added between each atomic steps.
+ * To test for wait-freedom (no starvation of a specific thread), add do_pause
+ * in threads other than the one we are checking for progress (and which
+ * contains the progress label).
+ * To test for lock-freedom (system-wide progress), add to all threads except
+ * one. All threads contain progress labels.
+ */
+inline do_pause()
+{
+       if
+       :: need_pause() ->
+               do
+               :: 1 ->
+                       if
+                       :: 1 -> skip;
+                       :: 1 -> break;
+                       fi;
+               od;
+       :: else ->
+               skip;
+       fi;
+}
+
+inline spin_lock(lock, ticket)
+{
+       atomic {
+               ticket = HIGH_HALF(lock) >> HBPB;
+               lock = lock + HIGH_HALF_INC;    /* overflow expected */
+       }
+
+       do
+       :: 1 ->
+               if
+               :: (LOW_HALF(lock) == ticket) ->
+                       break;
+               :: else ->
+                       skip;
+               fi;
+       od;
+}
+
+inline spin_unlock(lock)
+{
+       lock = HIGH_HALF(lock) | LOW_HALF(lock + LOW_HALF_INC);
+}
+
+proctype proc_X()
+{
+       byte ticket;
+
+       do
+       :: 1->
+               spin_lock(lock, ticket);
+progress:
+               refcount = refcount + 1;
+               do_pause();
+               refcount = refcount - 1;
+               spin_unlock(lock);
+       od;
+}
+
+init
+{
+       run proc_X();
+       run proc_X();
+       //run proc_X();
+       //run proc_X();
+       //run proc_X();
+}
diff --git a/ticketlock-testwait/refcount_4_bits_per_byte.log b/ticketlock-testwait/refcount_4_bits_per_byte.log
new file mode 100644 (file)
index 0000000..77fcc77
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,22 @@
+make[1]: Entering directory `/home/compudj/doc/userspace-rcu/ticketlock-testwait'
+rm -f pan* trail.out .input.spin* *.spin.trail .input.define
+touch .input.define
+cat DEFINES > pan.ltl
+cat .input.define >> pan.ltl
+spin -f "!(`cat refcount.ltl | grep -v ^//`)" >> pan.ltl
+cp config_4_bits_per_byte.define .input.define
+cat DEFINES > .input.spin
+cat .input.define >> .input.spin
+cat mem.spin >> .input.spin
+rm -f .input.spin.trail
+spin -a -X -N pan.ltl .input.spin
+spin: line  73 "pan.___", Error: undeclared variable: do_pause saw ''(' = '40''
+spin: line  73 "pan.___", Error: syntax error  saw ''(' = '40''
+spin: line  97 "pan.___", Error: bad call to proc_is_safe
+spin: line  97 "pan.___", Error: bad call to proc_is_safe
+spin: line  97 "pan.___", Error: bad call to proc_is_safe
+spin: line  97 "pan.___", Error: bad call to proc_is_safe
+spin: line  97 "pan.___", Error: bad call to proc_is_safe
+spin: line  81 "pan.___", Error: proctype proc_X not found
+spin: 1 error(s) - aborting
+make[1]: Leaving directory `/home/compudj/doc/userspace-rcu/ticketlock-testwait'
diff --git a/ticketlock-testwait/references.txt b/ticketlock-testwait/references.txt
new file mode 100644 (file)
index 0000000..ca6798f
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,7 @@
+http://spinroot.com/spin/Man/ltl.html
+http://en.wikipedia.org/wiki/Linear_temporal_logic
+http://www.dcs.gla.ac.uk/~muffy/MRS4-2002/lect11.ppt
+
+http://www.lsv.ens-cachan.fr/~gastin/ltl2ba/index.php
+http://spinroot.com/spin/Man/index.html
+http://spinroot.com/spin/Man/promela.html
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