src/smpi/mpi/smpi_datatype.cpp

   1 /* smpi_datatype.cpp -- MPI primitives to handle datatypes                  */
   2 /* Copyright (c) 2009-2017. The SimGrid Team.  All rights reserved.         */
   3
   4 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   5  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
   6
   7 #include "simgrid/modelchecker.h"
   8 #include "private.hpp"
   9 #include "smpi_datatype_derived.hpp"
  10 #include "smpi_op.hpp"
  11 #include "smpi_process.hpp"
  12
  13 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(smpi_datatype, smpi, "Logging specific to SMPI (datatype)");
  14
  15 #define CREATE_MPI_DATATYPE(name, type)               \
  16   static simgrid::smpi::Datatype mpi_##name (         \
  17     (char*) # name,                                   \
  18     sizeof(type),   /* size */                        \
  19     0,              /* lb */                          \
  20     sizeof(type),   /* ub = lb + size */              \
  21     DT_FLAG_BASIC  /* flags */                        \
  22   );                                                  \
  23 const MPI_Datatype name = &mpi_##name;
  24
  25 #define CREATE_MPI_DATATYPE_NULL(name)                \
  26   static simgrid::smpi::Datatype mpi_##name (         \
  27     (char*) # name,                                   \
  28     0,              /* size */                        \
  29     0,              /* lb */                          \
  30     0,              /* ub = lb + size */              \
  31     DT_FLAG_BASIC  /* flags */                       \
  32   );                                                  \
  33 const MPI_Datatype name = &mpi_##name;
  34
  35 // Predefined data types
  36 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_CHAR, char);
  37 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_SHORT, short);
  38 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_INT, int);
  39 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_LONG, long);
  40 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_LONG_LONG, long long);
  41 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_SIGNED_CHAR, signed char);
  42 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_UNSIGNED_CHAR, unsigned char);
  43 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_UNSIGNED_SHORT, unsigned short);
  44 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_UNSIGNED, unsigned int);
  45 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_UNSIGNED_LONG, unsigned long);
  46 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_UNSIGNED_LONG_LONG, unsigned long long);
  47 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_FLOAT, float);
  48 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_DOUBLE, double);
  49 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_LONG_DOUBLE, long double);
  50 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_WCHAR, wchar_t);
  51 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_C_BOOL, bool);
  52 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_BYTE, int8_t);
  53 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_INT8_T, int8_t);
  54 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_INT16_T, int16_t);
  55 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_INT32_T, int32_t);
  56 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_INT64_T, int64_t);
  57 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_UINT8_T, uint8_t);
  58 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_UINT16_T, uint16_t);
  59 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_UINT32_T, uint32_t);
  60 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_UINT64_T, uint64_t);
  61 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_C_FLOAT_COMPLEX, float _Complex);
  62 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_C_DOUBLE_COMPLEX, double _Complex);
  63 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_C_LONG_DOUBLE_COMPLEX, long double _Complex);
  64 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_AINT, MPI_Aint);
  65 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_OFFSET, MPI_Offset);
  66
  67 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_FLOAT_INT, float_int);
  68 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_LONG_INT, long_int);
  69 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_DOUBLE_INT, double_int);
  70 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_SHORT_INT, short_int);
  71 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_2INT, int_int);
  72 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_2FLOAT, float_float);
  73 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_2DOUBLE, double_double);
  74 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_2LONG, long_long);
  75
  76 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_REAL, float);
  77 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_REAL4, float);
  78 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_REAL8, float);
  79 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_REAL16, double);
  80 CREATE_MPI_DATATYPE_NULL(MPI_COMPLEX8);
  81 CREATE_MPI_DATATYPE_NULL(MPI_COMPLEX16);
  82 CREATE_MPI_DATATYPE_NULL(MPI_COMPLEX32);
  83 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_INTEGER1, int);
  84 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_INTEGER2, int16_t);
  85 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_INTEGER4, int32_t);
  86 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_INTEGER8, int64_t);
  87 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_INTEGER16, integer128_t);
  88
  89 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_LONG_DOUBLE_INT, long_double_int);
  90
  91 CREATE_MPI_DATATYPE_NULL(MPI_UB);
  92 CREATE_MPI_DATATYPE_NULL(MPI_LB);
  93 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_PACKED, char);
  94 // Internal use only
  95 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_PTR, void*);
  96
  97 namespace simgrid{
  98 namespace smpi{
  99
 100 std::unordered_map<int, smpi_key_elem> Datatype::keyvals_;
 101 int Datatype::keyval_id_=0;
 102
 103 Datatype::Datatype(int size,MPI_Aint lb, MPI_Aint ub, int flags) : name_(nullptr), size_(size), lb_(lb), ub_(ub), flags_(flags), refcount_(1){
 104 #if SIMGRID_HAVE_MC
 105   if(MC_is_active())
 106     MC_ignore(&(refcount_), sizeof(refcount_));
 107 #endif
 108 }
 109
 110 //for predefined types, so in_use = 0.
 111 Datatype::Datatype(char* name, int size,MPI_Aint lb, MPI_Aint ub, int flags) : name_(name), size_(size), lb_(lb), ub_(ub), flags_(flags), refcount_(0){
 112 #if SIMGRID_HAVE_MC
 113   if(MC_is_active())
 114     MC_ignore(&(refcount_), sizeof(refcount_));
 115 #endif
 116 }
 117
 118 Datatype::Datatype(Datatype *datatype, int* ret) : name_(nullptr), lb_(datatype->lb_), ub_(datatype->ub_), flags_(datatype->flags_), refcount_(1)
 119 {
 120   flags_ &= ~DT_FLAG_PREDEFINED;
 121   *ret = MPI_SUCCESS;
 122   if(datatype->name_)
 123     name_ = xbt_strdup(datatype->name_);
 124
 125   if (not datatype->attributes()->empty()) {
 126     int flag;
 127     void* value_out;
 128     for(auto it = datatype->attributes()->begin(); it != datatype->attributes()->end(); it++){
 129       smpi_key_elem elem = keyvals_.at((*it).first);
 130
 131       if (elem != nullptr && elem->copy_fn.type_copy_fn != MPI_NULL_COPY_FN) {
 132         *ret = elem->copy_fn.type_copy_fn(datatype, (*it).first, nullptr, (*it).second, &value_out, &flag);
 133         if (*ret != MPI_SUCCESS) {
 134           break;
 135         }
 136         if (flag){
 137           elem->refcount++;
 138           attributes()->insert({(*it).first, value_out});
 139         }
 140       }
 141     }
 142   }
 143 }
 144
 145 Datatype::~Datatype(){
 146   xbt_assert(refcount_ >= 0);
 147
 148   if(flags_ & DT_FLAG_PREDEFINED)
 149     return;
 150
 151   //if still used, mark for deletion
 152   if(refcount_!=0){
 153       flags_ |=DT_FLAG_DESTROYED;
 154       return;
 155   }
 156
 157   cleanup_attr<Datatype>();
 158
 159   xbt_free(name_);
 160 }
 161
 162
 163 void Datatype::ref(){
 164
 165   refcount_++;
 166
 167 #if SIMGRID_HAVE_MC
 168   if(MC_is_active())
 169     MC_ignore(&(refcount_), sizeof(refcount_));
 170 #endif
 171 }
 172
 173 void Datatype::unref(MPI_Datatype datatype)
 174 {
 175   if (datatype->refcount_ > 0)
 176     datatype->refcount_--;
 177
 178   if (datatype->refcount_ == 0 && not(datatype->flags_ & DT_FLAG_PREDEFINED))
 179     delete datatype;
 180
 181 #if SIMGRID_HAVE_MC
 182   if(MC_is_active())
 183     MC_ignore(&(datatype->refcount_), sizeof(datatype->refcount_));
 184 #endif
 185 }
 186
 187 void Datatype::commit()
 188 {
 189   flags_ |= DT_FLAG_COMMITED;
 190 }
 191
 192 bool Datatype::is_valid(){
 193   return (flags_ & DT_FLAG_COMMITED);
 194 }
 195
 196 bool Datatype::is_basic()
 197 {
 198   return (flags_ & DT_FLAG_BASIC);
 199 }
 200
 201 size_t Datatype::size(){
 202   return size_;
 203 }
 204
 205 int Datatype::flags(){
 206   return flags_;
 207 }
 208
 209 int Datatype::refcount(){
 210   return refcount_;
 211 }
 212
 213 void Datatype::addflag(int flag){
 214   flags_ &= flag;
 215 }
 216
 217 MPI_Aint Datatype::lb(){
 218   return lb_;
 219 }
 220
 221 MPI_Aint Datatype::ub(){
 222   return ub_;
 223 }
 224
 225 char* Datatype::name(){
 226   return name_;
 227 }
 228
 229
 230 int Datatype::extent(MPI_Aint * lb, MPI_Aint * extent){
 231   *lb = lb_;
 232   *extent = ub_ - lb_;
 233   return MPI_SUCCESS;
 234 }
 235
 236 MPI_Aint Datatype::get_extent(){
 237   return ub_ - lb_;
 238 }
 239
 240 void Datatype::get_name(char* name, int* length){
 241   *length = strlen(name_);
 242   strncpy(name, name_, *length+1);
 243 }
 244
 245 void Datatype::set_name(char* name){
 246   if(name_!=nullptr &&  (flags_ & DT_FLAG_PREDEFINED) == 0)
 247     xbt_free(name_);
 248   name_ = xbt_strdup(name);
 249 }
 250
 251 int Datatype::pack(void* inbuf, int incount, void* outbuf, int outcount, int* position,MPI_Comm comm){
 252   if (outcount - *position < incount*static_cast<int>(size_))
 253     return MPI_ERR_BUFFER;
 254   Datatype::copy(inbuf, incount, this, static_cast<char*>(outbuf) + *position, outcount, MPI_CHAR);
 255   *position += incount * size_;
 256   return MPI_SUCCESS;
 257 }
 258
 259 int Datatype::unpack(void* inbuf, int insize, int* position, void* outbuf, int outcount,MPI_Comm comm){
 260   if (outcount*static_cast<int>(size_)> insize)
 261     return MPI_ERR_BUFFER;
 262   Datatype::copy(static_cast<char*>(inbuf) + *position, insize, MPI_CHAR, outbuf, outcount, this);
 263   *position += outcount * size_;
 264   return MPI_SUCCESS;
 265 }
 266
 267
 268 int Datatype::copy(void *sendbuf, int sendcount, MPI_Datatype sendtype,
 269                        void *recvbuf, int recvcount, MPI_Datatype recvtype){
 270
 271 // FIXME Handle the case of a partial shared malloc.
 272
 273   if(smpi_privatize_global_variables == SMPI_PRIVATIZE_MMAP){
 274     smpi_switch_data_segment(smpi_process()->index());
 275   }
 276   /* First check if we really have something to do */
 277   if (recvcount > 0 && recvbuf != sendbuf) {
 278     sendcount *= sendtype->size();
 279     recvcount *= recvtype->size();
 280     int count = sendcount < recvcount ? sendcount : recvcount;
 281
 282     if (not(sendtype->flags() & DT_FLAG_DERIVED) && not(recvtype->flags() & DT_FLAG_DERIVED)) {
 283       if (not smpi_process()->replaying())
 284         memcpy(recvbuf, sendbuf, count);
 285     } else if (not(sendtype->flags() & DT_FLAG_DERIVED)) {
 286       recvtype->unserialize( sendbuf, recvbuf, recvcount/recvtype->size(), MPI_REPLACE);
 287     } else if (not(recvtype->flags() & DT_FLAG_DERIVED)) {
 288       sendtype->serialize(sendbuf, recvbuf, sendcount/sendtype->size());
 289     }else{
 290
 291       void * buf_tmp = xbt_malloc(count);
 292
 293       sendtype->serialize( sendbuf, buf_tmp,count/sendtype->size());
 294       recvtype->unserialize( buf_tmp, recvbuf,count/recvtype->size(), MPI_REPLACE);
 295
 296       xbt_free(buf_tmp);
 297     }
 298   }
 299
 300   return sendcount > recvcount ? MPI_ERR_TRUNCATE : MPI_SUCCESS;
 301 }
 302
 303 //Default serialization method : memcpy.
 304 void Datatype::serialize( void* noncontiguous_buf, void *contiguous_buf, int count){
 305   char* contiguous_buf_char = static_cast<char*>(contiguous_buf);
 306   char* noncontiguous_buf_char = static_cast<char*>(noncontiguous_buf)+lb_;
 307   memcpy(contiguous_buf_char, noncontiguous_buf_char, count*size_);
 308
 309 }
 310
 311 void Datatype::unserialize( void* contiguous_buf, void *noncontiguous_buf, int count, MPI_Op op){
 312   char* contiguous_buf_char = static_cast<char*>(contiguous_buf);
 313   char* noncontiguous_buf_char = static_cast<char*>(noncontiguous_buf)+lb_;
 314   int n=count;
 315   if(op!=MPI_OP_NULL)
 316     op->apply( contiguous_buf_char, noncontiguous_buf_char, &n, this);
 317 }
 318
 319 int Datatype::create_contiguous(int count, MPI_Datatype old_type, MPI_Aint lb, MPI_Datatype* new_type){
 320   if(old_type->flags_ & DT_FLAG_DERIVED){
 321     //handle this case as a hvector with stride equals to the extent of the datatype
 322     return create_hvector(count, 1, old_type->get_extent(), old_type, new_type);
 323   }
 324   if(count>0)
 325     *new_type = new Type_Contiguous(count * old_type->size(), lb, lb + count * old_type->size(),
 326                                    DT_FLAG_DERIVED, count, old_type);
 327   else
 328     *new_type = new Datatype(count * old_type->size(), lb, lb + count * old_type->size(),0);
 329   return MPI_SUCCESS;
 330 }
 331
 332 int Datatype::create_vector(int count, int block_length, int stride, MPI_Datatype old_type, MPI_Datatype* new_type)
 333 {
 334   int retval;
 335   if (block_length<0)
 336     return MPI_ERR_ARG;
 337   MPI_Aint lb = 0;
 338   MPI_Aint ub = 0;
 339   if(count>0){
 340     lb=old_type->lb();
 341     ub=((count-1)*stride+block_length-1)*old_type->get_extent()+old_type->ub();
 342   }
 343   if(old_type->flags() & DT_FLAG_DERIVED || stride != block_length){
 344     *new_type = new Type_Vector(count * (block_length) * old_type->size(), lb, ub,
 345                                    DT_FLAG_DERIVED, count, block_length, stride, old_type);
 346     retval=MPI_SUCCESS;
 347   }else{
 348     /* in this situation the data are contiguous thus it's not required to serialize and unserialize it*/
 349     *new_type = new Datatype(count * block_length * old_type->size(), 0, ((count -1) * stride + block_length)*
 350                          old_type->size(), DT_FLAG_CONTIGUOUS);
 351     retval=MPI_SUCCESS;
 352   }
 353   return retval;
 354 }
 355
 356
 357 int Datatype::create_hvector(int count, int block_length, MPI_Aint stride, MPI_Datatype old_type, MPI_Datatype* new_type)
 358 {
 359   int retval;
 360   if (block_length<0)
 361     return MPI_ERR_ARG;
 362   MPI_Aint lb = 0;
 363   MPI_Aint ub = 0;
 364   if(count>0){
 365     lb=old_type->lb();
 366     ub=((count-1)*stride)+(block_length-1)*old_type->get_extent()+old_type->ub();
 367   }
 368   if(old_type->flags() & DT_FLAG_DERIVED || stride != block_length*old_type->get_extent()){
 369     *new_type = new Type_Hvector(count * (block_length) * old_type->size(), lb, ub,
 370                                    DT_FLAG_DERIVED, count, block_length, stride, old_type);
 371     retval=MPI_SUCCESS;
 372   }else{
 373     /* in this situation the data are contiguous thus it's not required to serialize and unserialize it*/
 374     *new_type = new Datatype(count * block_length * old_type->size(), 0, count * block_length * old_type->size(), DT_FLAG_CONTIGUOUS);
 375     retval=MPI_SUCCESS;
 376   }
 377   return retval;
 378 }
 379
 380 int Datatype::create_indexed(int count, int* block_lengths, int* indices, MPI_Datatype old_type, MPI_Datatype* new_type){
 381   int size = 0;
 382   bool contiguous=true;
 383   MPI_Aint lb = 0;
 384   MPI_Aint ub = 0;
 385   if(count>0){
 386     lb=indices[0]*old_type->get_extent();
 387     ub=indices[0]*old_type->get_extent() + block_lengths[0]*old_type->ub();
 388   }
 389
 390   for (int i = 0; i < count; i++) {
 391     if (block_lengths[i] < 0)
 392       return MPI_ERR_ARG;
 393     size += block_lengths[i];
 394
 395     if(indices[i]*old_type->get_extent()+old_type->lb()<lb)
 396       lb = indices[i]*old_type->get_extent()+old_type->lb();
 397     if(indices[i]*old_type->get_extent()+block_lengths[i]*old_type->ub()>ub)
 398       ub = indices[i]*old_type->get_extent()+block_lengths[i]*old_type->ub();
 399
 400     if ( (i< count -1) && (indices[i]+block_lengths[i] != indices[i+1]) )
 401       contiguous=false;
 402   }
 403   if(old_type->flags_ & DT_FLAG_DERIVED)
 404     contiguous=false;
 405
 406   if (not contiguous) {
 407     *new_type = new Type_Indexed(size * old_type->size(),lb,ub,
 408                                  DT_FLAG_DERIVED|DT_FLAG_DATA, count, block_lengths, indices, old_type);
 409   }else{
 410     Datatype::create_contiguous(size, old_type, lb, new_type);
 411   }
 412   return MPI_SUCCESS;
 413 }
 414
 415 int Datatype::create_hindexed(int count, int* block_lengths, MPI_Aint* indices, MPI_Datatype old_type, MPI_Datatype* new_type){
 416   int size = 0;
 417   bool contiguous=true;
 418   MPI_Aint lb = 0;
 419   MPI_Aint ub = 0;
 420   if(count>0){
 421     lb=indices[0] + old_type->lb();
 422     ub=indices[0] + block_lengths[0]*old_type->ub();
 423   }
 424   for (int i = 0; i < count; i++) {
 425     if (block_lengths[i] < 0)
 426       return MPI_ERR_ARG;
 427     size += block_lengths[i];
 428
 429     if(indices[i]+old_type->lb()<lb)
 430       lb = indices[i]+old_type->lb();
 431     if(indices[i]+block_lengths[i]*old_type->ub()>ub)
 432       ub = indices[i]+block_lengths[i]*old_type->ub();
 433
 434     if ( (i< count -1) && (indices[i]+block_lengths[i]*(static_cast<int>(old_type->size())) != indices[i+1]) )
 435       contiguous=false;
 436   }
 437   if (old_type->flags_ & DT_FLAG_DERIVED || lb!=0)
 438     contiguous=false;
 439
 440   if (not contiguous) {
 441     *new_type = new Type_Hindexed(size * old_type->size(),lb,ub,
 442                                    DT_FLAG_DERIVED|DT_FLAG_DATA, count, block_lengths, indices, old_type);
 443   }else{
 444     Datatype::create_contiguous(size, old_type, lb, new_type);
 445   }
 446   return MPI_SUCCESS;
 447 }
 448
 449 int Datatype::create_struct(int count, int* block_lengths, MPI_Aint* indices, MPI_Datatype* old_types, MPI_Datatype* new_type){
 450   size_t size = 0;
 451   bool contiguous=true;
 452   size = 0;
 453   MPI_Aint lb = 0;
 454   MPI_Aint ub = 0;
 455   if(count>0){
 456     lb=indices[0] + old_types[0]->lb();
 457     ub=indices[0] + block_lengths[0]*old_types[0]->ub();
 458   }
 459   bool forced_lb=false;
 460   bool forced_ub=false;
 461   for (int i = 0; i < count; i++) {
 462     if (block_lengths[i]<0)
 463       return MPI_ERR_ARG;
 464     if (old_types[i]->flags_ & DT_FLAG_DERIVED)
 465       contiguous=false;
 466
 467     size += block_lengths[i]*old_types[i]->size();
 468     if (old_types[i]==MPI_LB){
 469       lb=indices[i];
 470       forced_lb=true;
 471     }
 472     if (old_types[i]==MPI_UB){
 473       ub=indices[i];
 474       forced_ub=true;
 475     }
 476
 477     if (not forced_lb && indices[i] + old_types[i]->lb() < lb)
 478       lb = indices[i];
 479     if (not forced_ub && indices[i] + block_lengths[i] * old_types[i]->ub() > ub)
 480       ub = indices[i]+block_lengths[i]*old_types[i]->ub();
 481
 482     if ( (i< count -1) && (indices[i]+block_lengths[i]*static_cast<int>(old_types[i]->size()) != indices[i+1]) )
 483       contiguous=false;
 484   }
 485   if (not contiguous) {
 486     *new_type = new Type_Struct(size, lb,ub, DT_FLAG_DERIVED|DT_FLAG_DATA,
 487                                 count, block_lengths, indices, old_types);
 488   }else{
 489     Datatype::create_contiguous(size, MPI_CHAR, lb, new_type);
 490   }
 491   return MPI_SUCCESS;
 492 }
 493
 494 Datatype* Datatype::f2c(int id){
 495   return static_cast<Datatype*>(F2C::f2c(id));
 496 }
 497
 498
 499 }
 500 }
 501