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Source Format Enforcement (#763)
[thirdparty/squid.git] / src / ipc / Queue.h
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@@ -1,5 +1,5 @@
 /*
- * Copyright (C) 1996-2015 The Squid Software Foundation and contributors
+ * Copyright (C) 1996-2021 The Squid Software Foundation and contributors
  *
  * Squid software is distributed under GPLv2+ license and includes
  * contributions from numerous individuals and organizations.
 
 #include "base/InstanceId.h"
 #include "Debug.h"
-#include "ipc/AtomicWord.h"
 #include "ipc/mem/FlexibleArray.h"
 #include "ipc/mem/Pointer.h"
 #include "util.h"
 
+#include <algorithm>
+#include <atomic>
+
 class String;
 
 namespace Ipc
@@ -29,31 +31,31 @@ public:
     QueueReader(); // the initial state is "blocked without a signal"
 
     /// whether the reader is waiting for a notification signal
-    bool blocked() const { return popBlocked == 1; }
+    bool blocked() const { return popBlocked.load(); }
 
     /// marks the reader as blocked, waiting for a notification signal
-    void block() { popBlocked.swap_if(0, 1); }
+    void block() { popBlocked.store(true); }
 
     /// removes the block() effects
-    void unblock() { popBlocked.swap_if(1, 0); }
+    void unblock() { popBlocked.store(false); }
 
     /// if reader is blocked and not notified, marks the notification signal
     /// as sent and not received, returning true; otherwise, returns false
-    bool raiseSignal() { return blocked() && popSignal.swap_if(0,1); }
+    bool raiseSignal() { return blocked() && !popSignal.exchange(true); }
 
     /// marks sent reader notification as received (also removes pop blocking)
-    void clearSignal() { unblock(); popSignal.swap_if(1,0); }
+    void clearSignal() { unblock(); popSignal.store(false); }
 
 private:
-    Atomic::Word popBlocked; ///< whether the reader is blocked on pop()
-    Atomic::Word popSignal; ///< whether writer has sent and reader has not received notification
+    std::atomic<bool> popBlocked; ///< whether the reader is blocked on pop()
+    std::atomic<bool> popSignal; ///< whether writer has sent and reader has not received notification
 
 public:
-    typedef Atomic::Word Rate; ///< pop()s per second
+    typedef std::atomic<int> Rate; ///< pop()s per second
     Rate rateLimit; ///< pop()s per second limit if positive
 
     // we need a signed atomic type because balance may get negative
-    typedef Atomic::WordT<int> AtomicSignedMsec;
+    typedef std::atomic<int> AtomicSignedMsec;
     typedef AtomicSignedMsec Balance;
     /// how far ahead the reader is compared to a perfect read/sec event rate
     Balance balance;
@@ -113,14 +115,25 @@ public:
     /// returns true iff the value was set; the value may be stale!
     template<class Value> bool peek(Value &value) const;
 
+    /// prints incoming queue state; suitable for cache manager reports
+    template<class Value> void statIn(std::ostream &, int localProcessId, int remoteProcessId) const;
+    /// prints outgoing queue state; suitable for cache manager reports
+    template<class Value> void statOut(std::ostream &, int localProcessId, int remoteProcessId) const;
+
 private:
+    void statOpen(std::ostream &, const char *inLabel, const char *outLabel, uint32_t count) const;
+    void statClose(std::ostream &) const;
+    template<class Value> void statSamples(std::ostream &, unsigned int start, uint32_t size) const;
+    template<class Value> void statRange(std::ostream &, unsigned int start, uint32_t n) const;
 
-    unsigned int theIn; ///< input index, used only in push()
-    unsigned int theOut; ///< output index, used only in pop()
+    // optimization: these non-std::atomic data members are in shared memory,
+    // but each is used only by one process (aside from obscured reporting)
+    unsigned int theIn; ///< current push() position; reporting aside, used only in push()
+    unsigned int theOut; ///< current pop() position; reporting aside, used only in pop()/peek()
 
-    Atomic::Word theSize; ///< number of items in the queue
+    std::atomic<uint32_t> theSize; ///< number of items in the queue
     const unsigned int theMaxItemSize; ///< maximum item size
-    const int theCapacity; ///< maximum number of items, i.e. theBuffer size
+    const uint32_t theCapacity; ///< maximum number of items, i.e. theBuffer size
 
     char theBuffer[];
 };
@@ -166,6 +179,9 @@ public:
     /// peeks at the item likely to be pop()ed next
     template<class Value> bool peek(int &remoteProcessId, Value &value) const;
 
+    /// prints current state; suitable for cache manager reports
+    template<class Value> void stat(std::ostream &) const;
+
     /// returns local reader's balance
     QueueReader::Balance &localBalance() { return localReader().balance; }
 
@@ -409,6 +425,92 @@ OneToOneUniQueue::push(const Value &value, QueueReader *const reader)
     return wasEmpty && (!reader || reader->raiseSignal());
 }
 
+template <class Value>
+void
+OneToOneUniQueue::statIn(std::ostream &os, const int localProcessId, const int remoteProcessId) const
+{
+    os << "  kid" << localProcessId << " receiving from kid" << remoteProcessId << ": ";
+    // Nobody can modify our theOut so, after capturing some valid theSize value
+    // in count, we can reliably report all [theOut, theOut+count) items that
+    // were queued at theSize capturing time. We will miss new items push()ed by
+    // the other side, but it is OK -- we report state at the capturing time.
+    const auto count = theSize.load();
+    statOpen(os, "other", "popIndex", count);
+    statSamples<Value>(os, theOut, count);
+    statClose(os);
+}
+
+template <class Value>
+void
+OneToOneUniQueue::statOut(std::ostream &os, const int localProcessId, const int remoteProcessId) const
+{
+    os << "  kid" << localProcessId << " sending to kid" << remoteProcessId << ": ";
+    // Nobody can modify our theIn so, after capturing some valid theSize value
+    // in count, we can reliably report all [theIn-count, theIn) items that were
+    // queued at theSize capturing time. We may report items already pop()ed by
+    // the other side, but that is OK because pop() does not modify items -- it
+    // only increments theOut.
+    const auto count = theSize.load();
+    statOpen(os, "pushIndex", "other", count);
+    statSamples<Value>(os, theIn - count, count); // unsigned offset underflow OK
+    statClose(os);
+}
+
+/// report a sample of [start, start + size) items
+template <class Value>
+void
+OneToOneUniQueue::statSamples(std::ostream &os, const unsigned int start, const uint32_t count) const
+{
+    if (!count) {
+        os << " ";
+        return;
+    }
+
+    os << ", items: [\n";
+    // report a few leading and trailing items, without repetitions
+    const auto sampleSize = std::min(3U, count); // leading (and max) sample
+    statRange<Value>(os, start, sampleSize);
+    if (sampleSize < count) { // the first sample did not show some items
+        // The `start` offset aside, the first sample reported all items
+        // below the sampleSize offset. The second sample needs to report
+        // the last sampleSize items (i.e. starting at count-sampleSize
+        // offset) except those already reported by the first sample.
+        const auto secondSampleOffset = std::max(sampleSize, count - sampleSize);
+        const auto secondSampleSize = std::min(sampleSize, count - sampleSize);
+
+        // but first we print a sample separator, unless there are no items
+        // between the samples or the separator hides the only unsampled item
+        const auto bothSamples = sampleSize + secondSampleSize;
+        if (bothSamples + 1U == count)
+            statRange<Value>(os, start + sampleSize, 1);
+        else if (count > bothSamples)
+            os << "    # ... " << (count - bothSamples) << " items not shown ...\n";
+
+        statRange<Value>(os, start + secondSampleOffset, secondSampleSize);
+    }
+    os << "  ]";
+}
+
+/// statSamples() helper that reports n items from start
+template <class Value>
+void
+OneToOneUniQueue::statRange(std::ostream &os, const unsigned int start, const uint32_t n) const
+{
+    assert(sizeof(Value) <= theMaxItemSize);
+    auto offset = start;
+    for (uint32_t i = 0; i < n; ++i) {
+        // XXX: Throughout this C++ header, these overflow wrapping tricks work
+        // only because theCapacity currently happens to be a power of 2 (e.g.,
+        // the highest offset (0xF...FFF) % 3 is 0 and so is the next offset).
+        const auto pos = (offset++ % theCapacity) * theMaxItemSize;
+        Value value;
+        memcpy(&value, theBuffer + pos, sizeof(value));
+        os << "    { ";
+        value.stat(os);
+        os << " },\n";
+    }
+}
+
 // OneToOneUniQueues
 
 inline OneToOneUniQueue &
@@ -473,6 +575,23 @@ BaseMultiQueue::peek(int &remoteProcessId, Value &value) const
     return false; // most likely, no process had anything to pop
 }
 
+template <class Value>
+void
+BaseMultiQueue::stat(std::ostream &os) const
+{
+    for (int processId = remotesIdOffset(); processId < remotesIdOffset() + remotesCount(); ++processId) {
+        const auto &queue = inQueue(processId);
+        queue.statIn<Value>(os, theLocalProcessId, processId);
+    }
+
+    os << "\n";
+
+    for (int processId = remotesIdOffset(); processId < remotesIdOffset() + remotesCount(); ++processId) {
+        const auto &queue = outQueue(processId);
+        queue.statOut<Value>(os, theLocalProcessId, processId);
+    }
+}
+
 // FewToFewBiQueue
 
 template <class Value>