src/smpi/colls/alltoall-3dmesh.c

   1 #include "colls_private.h"
   2 #include <math.h>
   3
   4 /*****************************************************************************
   5
   6  * Function: alltoall_3dmesh_shoot
   7
   8  * Return: int
   9
  10  * Inputs:
  11     send_buff: send input buffer
  12     send_count: number of elements to send
  13     send_type: data type of elements being sent
  14     recv_buff: receive output buffer
  15     recv_count: number of elements to received
  16     recv_type: data type of elements being received
  17     comm: communicator
  18
  19  * Descrp: Function realizes the alltoall operation using the 3dmesh
  20            algorithm. It actually performs allgather operation in x dimension,
  21            y dimension, then in z dimension. Each node then extracts the
  22            needed data. The communication in all dimension is simple.
  23
  24  * Auther: Ahmad Faraj
  25 ****************************************************************************/
  26
  27 static int alltoall_check_is_3dmesh(int num, int *i, int *j, int *k)
  28 {
  29   int x, max = num / 3;
  30   x = cbrt(num);
  31   *i = *j = *k = 0;
  32   while (x <= max) {
  33     if ((num % (x * x)) == 0) {
  34       *i = *j = x;
  35       *k = num / (x * x);
  36       return 1;
  37     }
  38     x++;
  39   }
  40   return 0;
  41 }
  42
  43 int smpi_coll_tuned_alltoall_3dmesh(void *send_buff, int send_count,
  44                                     MPI_Datatype send_type,
  45                                     void *recv_buff, int recv_count,
  46                                     MPI_Datatype recv_type, MPI_Comm comm)
  47 {
  48   MPI_Request *reqs, *req_ptr;
  49   MPI_Aint extent;
  50   MPI_Status status, *statuses;
  51   int i, j, src, dst, rank, num_procs, num_reqs, X, Y, Z, block_size, count;
  52   int my_z, two_dsize, my_row_base, my_col_base, my_z_base, src_row_base;
  53   int src_z_base, send_offset, recv_offset, tag = 1;
  54
  55   char *tmp_buff1, *tmp_buff2;
  56
  57   rank = smpi_comm_rank(comm);
  58   num_procs = smpi_comm_size(comm);
  59   extent = smpi_datatype_get_extent(send_type);
  60
  61   if (!alltoall_check_is_3dmesh(num_procs, &X, &Y, &Z))
  62     return MPI_ERR_OTHER;
  63
  64   num_reqs = X;
  65   if (Y > X)
  66     num_reqs = Y;
  67   if (Z > Y)
  68     num_reqs = Z;
  69
  70   two_dsize = X * Y;
  71   my_z = rank / two_dsize;
  72
  73   my_row_base = (rank / X) * X;
  74   my_col_base = (rank % Y) + (my_z * two_dsize);
  75   my_z_base = my_z * two_dsize;
  76
  77   block_size = extent * send_count;
  78
  79   tmp_buff1 = (char *) xbt_malloc(block_size * num_procs * two_dsize);
  80   tmp_buff2 = (char *) xbt_malloc(block_size * two_dsize);
  81
  82   statuses = (MPI_Status *) xbt_malloc(num_reqs * sizeof(MPI_Status));
  83   reqs = (MPI_Request *) xbt_malloc(num_reqs * sizeof(MPI_Request));
  84
  85   req_ptr = reqs;
  86
  87   send_offset = recv_offset = (rank % two_dsize) * block_size * num_procs;
  88
  89   smpi_mpi_sendrecv(send_buff, send_count * num_procs, send_type, rank, tag,
  90                tmp_buff1 + recv_offset, num_procs * recv_count,
  91                recv_type, rank, tag, comm, &status);
  92
  93   count = send_count * num_procs;
  94
  95   for (i = 0; i < Y; i++) {
  96     src = i + my_row_base;
  97     if (src == rank)
  98       continue;
  99     recv_offset = (src % two_dsize) * block_size * num_procs;
 100     *(req_ptr++) = smpi_mpi_irecv(tmp_buff1 + recv_offset, count, recv_type, src, tag, comm);
 101   }
 102
 103   for (i = 0; i < Y; i++) {
 104     dst = i + my_row_base;
 105     if (dst == rank)
 106       continue;
 107     smpi_mpi_send(send_buff, count, send_type, dst, tag, comm);
 108   }
 109
 110   smpi_mpi_waitall(Y - 1, reqs, statuses);
 111   req_ptr = reqs;
 112
 113
 114   for (i = 0; i < X; i++) {
 115     src = (i * Y + my_col_base);
 116     if (src == rank)
 117       continue;
 118
 119     src_row_base = (src / X) * X;
 120
 121     recv_offset = (src_row_base % two_dsize) * block_size * num_procs;
 122     *(req_ptr++) = smpi_mpi_irecv(tmp_buff1 + recv_offset, recv_count * num_procs * Y,
 123               recv_type, src, tag, comm);
 124   }
 125
 126   send_offset = (my_row_base % two_dsize) * block_size * num_procs;
 127   for (i = 0; i < X; i++) {
 128     dst = (i * Y + my_col_base);
 129     if (dst == rank)
 130       continue;
 131     smpi_mpi_send(tmp_buff1 + send_offset, send_count * num_procs * Y, send_type,
 132              dst, tag, comm);
 133   }
 134
 135   smpi_mpi_waitall(X - 1, reqs, statuses);
 136   req_ptr = reqs;
 137
 138   for (i = 0; i < two_dsize; i++) {
 139     send_offset = (rank * block_size) + (i * block_size * num_procs);
 140     recv_offset = (my_z_base * block_size) + (i * block_size);
 141     smpi_mpi_sendrecv(tmp_buff1 + send_offset, send_count, send_type, rank, tag,
 142                  (char *) recv_buff + recv_offset, recv_count, recv_type,
 143                  rank, tag, comm, &status);
 144   }
 145
 146   for (i = 1; i < Z; i++) {
 147     src = (rank + i * two_dsize) % num_procs;
 148     src_z_base = (src / two_dsize) * two_dsize;
 149
 150     recv_offset = (src_z_base * block_size);
 151
 152     *(req_ptr++) = smpi_mpi_irecv((char *) recv_buff + recv_offset, recv_count * two_dsize,
 153               recv_type, src, tag, comm);
 154   }
 155
 156   for (i = 1; i < Z; i++) {
 157     dst = (rank + i * two_dsize) % num_procs;
 158
 159     recv_offset = 0;
 160     for (j = 0; j < two_dsize; j++) {
 161       send_offset = (dst + j * num_procs) * block_size;
 162       smpi_mpi_sendrecv(tmp_buff1 + send_offset, send_count, send_type,
 163                    rank, tag, tmp_buff2 + recv_offset, recv_count,
 164                    recv_type, rank, tag, comm, &status);
 165
 166       recv_offset += block_size;
 167     }
 168
 169     smpi_mpi_send(tmp_buff2, send_count * two_dsize, send_type, dst, tag, comm);
 170
 171   }
 172
 173   smpi_mpi_waitall(Z - 1, reqs, statuses);
 174
 175   free(reqs);
 176   free(statuses);
 177   free(tmp_buff1);
 178   free(tmp_buff2);
 179   return MPI_SUCCESS;
 180 }