Rust-GPU / Rust-GPU/rust-gpu

[Migrated] Language feature: barriers

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Langage dominant
Rust
Étoiles
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Description

Issue automatically imported from old repo: https://github.com/EmbarkStudios/rust-gpu/issues/8
Old labels: t: design
Originally creatd by Jasper-Bekkers on 2020-08-18T17:33:10Z


We want to have the same types of safety on the GPU as we do on the CPU. One of those areas that make it easy to introduce race conditions is with memory barriers. HLSL and GLSL require the programmer to explicitly put them in the right locations without any formal verifiction.

This is an attempt at solving that within the Rust type system (attempt still has racy bugs and is largely incomplete).

use core::ops::Deref;
use core::ops::DerefMut;
use core::ops::Index;
use core::ops::IndexMut;

struct MyFoo {
    test: GroupSharedArray<u32>,
}

struct GroupSharedArray<T>
where
    T: Default + Copy,
{
    data: Box<[T]>,
    size: usize,
}

impl<T: Default + Copy> GroupSharedArray<T> {
    fn new() -> Self {
        Self {
            size: 100,
            data: Box::new([T::default(); 100]),
        }
    }
}

struct GroupSharedWriter<T> {
    data: T,
}

impl<T> Deref for GroupSharedWriter<T> {
    type Target = T;

    fn deref(&self) -> &Self::Target {
        &self.data
    }
}

impl<T> DerefMut for GroupSharedWriter<T> {
    fn deref_mut(&mut self) -> &mut Self::Target {
        &mut self.data
    }
}

impl<T> GroupSharedWriter<T> {
    fn new(data: T) -> Self {
        Self { data }
    }
    fn barrier(self) -> GroupSharedReader<T> {
        GroupSharedReader { data: self.data }
    }
}

struct GroupSharedReader<T> {
    data: T,
}

impl<T> Deref for GroupSharedReader<T> {
    type Target = T;

    fn deref(&self) -> &Self::Target {
        &self.data
    }
}

impl<T> GroupSharedReader<T> {
    fn barrier(self) -> GroupSharedWriter<T> {
        GroupSharedWriter { data: self.data }
    }
}

impl<T: Default + Copy> Index<Uniform<u32>> for GroupSharedArray<T> {
    type Output = T;

    fn index(&self, index: Uniform<u32>) -> &Self::Output {
        &self.data[index.data as usize]
    }
}

impl<T: Default + Copy> IndexMut<Uniform<u32>> for GroupSharedArray<T> {
    fn index_mut(&mut self, index: Uniform<u32>) -> &mut Self::Output {
        &mut self.data[index.data as usize]
    }
}

struct Uniform<T> {
    data: T,
}

impl<T> Uniform<T> {
    fn new(data: T) -> Self {
        Self { data }
    }
}

fn thread_idx() -> Uniform<u32> {
    Uniform::new(0)
}

fn main() {
    let mut data = GroupSharedWriter::new(MyFoo {
        test: GroupSharedArray::new(),
    }); // new does barrier

    data.test[thread_idx()] = thread_idx().data;
    data.test[thread_idx()] = 666; // should be illegal

    let value = data.test[thread_idx()]; // should be illegal

    //data.test[0] = thread_idx().data; // what happens in this case? it's unsafe/unsound. race cnd over contents of `test`

    let other_data = data.barrier(); // `barrier` return GroupSharedReader
    
    // some race-y cases handled correctly:
    // data.test[thread_idx()] = 666; // is correctly marked illegal
    // other_data.test[thread_idx()] = 666; // is correctly marked illegal

    let test = other_data.data.test[thread_idx()];
}

// tl;dr
// - use move semantics to enforce barriers betwen reading and writing
// - broken right now because DerefMut and IndexMut require Deref and Index to be implemented
// - broken right now because we can write to the same location multiple times (data race)

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Piste de recherche

Commencez par examiner GroupSharedArray, GroupSharedWriter, GroupSharedReader et l’exemple de barrier dans l’issue. Étudiez la limitation indiquée de DerefMut/IndexMut et les cas qui permettent des écritures ou des lectures répétées ; le travail est terminé lorsqu’une conception arrêtée et solide pour imposer des barrières est définie, plutôt que de conserver le prototype incomplet actuel.

Rédigé par le modèle d'indexation à partir du texte de l'issue.

Évaluation

Stack technique
rust
Domaine
compilers
Type d'issue
Fonctionnalité
Difficulté
5/5
Temps estimé
Plus d'une semaine
Activité
À l'abandon
Clarté
À clarifier
Accessibilité débutants
25/100

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