src/smpi/colls/reduce_scatter-mpich.c

   1 #include "colls_private.h"
   2 #define MPIR_REDUCE_SCATTER_TAG 222
   3
   4 static inline int MPIU_Mirror_permutation(unsigned int x, int bits)
   5 {
   6     /* a mask for the high order bits that should be copied as-is */
   7     int high_mask = ~((0x1 << bits) - 1);
   8     int retval = x & high_mask;
   9     int i;
  10
  11     for (i = 0; i < bits; ++i) {
  12         unsigned int bitval = (x & (0x1 << i)) >> i; /* 0x1 or 0x0 */
  13         retval |= bitval << ((bits - i) - 1);
  14     }
  15
  16     return retval;
  17 }
  18
  19
  20 int smpi_coll_tuned_reduce_scatter_mpich_pair(void *sendbuf, void *recvbuf, int recvcounts[],
  21                               MPI_Datatype datatype, MPI_Op op, MPI_Comm comm)
  22 {
  23     int   rank, comm_size, i;
  24     MPI_Aint extent, true_extent, true_lb;
  25     int  *disps;
  26     void *tmp_recvbuf;
  27     int mpi_errno = MPI_SUCCESS;
  28     int total_count, dst, src;
  29     int is_commutative;
  30     comm_size = smpi_comm_size(comm);
  31     rank = smpi_comm_rank(comm);
  32
  33     extent =smpi_datatype_get_extent(datatype);
  34     smpi_datatype_extent(datatype, &true_lb, &true_extent);
  35
  36     if (smpi_op_is_commute(op)) {
  37         is_commutative = 1;
  38     }
  39
  40     disps = (int*)xbt_malloc( comm_size * sizeof(int));
  41
  42     total_count = 0;
  43     for (i=0; i<comm_size; i++) {
  44         disps[i] = total_count;
  45         total_count += recvcounts[i];
  46     }
  47
  48     if (total_count == 0) {
  49         return MPI_ERR_COUNT;
  50     }
  51
  52         if (sendbuf != MPI_IN_PLACE) {
  53             /* copy local data into recvbuf */
  54             smpi_datatype_copy(((char *)sendbuf+disps[rank]*extent),
  55                                        recvcounts[rank], datatype, recvbuf,
  56                                        recvcounts[rank], datatype);
  57         }
  58
  59         /* allocate temporary buffer to store incoming data */
  60         tmp_recvbuf = (void*)xbt_malloc(recvcounts[rank]*(max(true_extent,extent))+1);
  61         /* adjust for potential negative lower bound in datatype */
  62         tmp_recvbuf = (void *)((char*)tmp_recvbuf - true_lb);
  63
  64         for (i=1; i<comm_size; i++) {
  65             src = (rank - i + comm_size) % comm_size;
  66             dst = (rank + i) % comm_size;
  67
  68             /* send the data that dst needs. recv data that this process
  69                needs from src into tmp_recvbuf */
  70             if (sendbuf != MPI_IN_PLACE)
  71                 smpi_mpi_sendrecv(((char *)sendbuf+disps[dst]*extent),
  72                                              recvcounts[dst], datatype, dst,
  73                                              MPIR_REDUCE_SCATTER_TAG, tmp_recvbuf,
  74                                              recvcounts[rank], datatype, src,
  75                                              MPIR_REDUCE_SCATTER_TAG, comm,
  76                                              MPI_STATUS_IGNORE);
  77             else
  78                 smpi_mpi_sendrecv(((char *)recvbuf+disps[dst]*extent),
  79                                              recvcounts[dst], datatype, dst,
  80                                              MPIR_REDUCE_SCATTER_TAG, tmp_recvbuf,
  81                                              recvcounts[rank], datatype, src,
  82                                              MPIR_REDUCE_SCATTER_TAG, comm,
  83                                              MPI_STATUS_IGNORE);
  84
  85             if (is_commutative || (src < rank)) {
  86                 if (sendbuf != MPI_IN_PLACE) {
  87                      smpi_op_apply( op,
  88                                                   tmp_recvbuf, recvbuf, &recvcounts[rank],
  89                                &datatype);
  90                 }
  91                 else {
  92                     smpi_op_apply(op,
  93                         tmp_recvbuf, ((char *)recvbuf+disps[rank]*extent),
  94                         &recvcounts[rank], &datatype);
  95                     /* we can't store the result at the beginning of
  96                        recvbuf right here because there is useful data
  97                        there that other process/processes need. at the
  98                        end, we will copy back the result to the
  99                        beginning of recvbuf. */
 100                 }
 101             }
 102             else {
 103                 if (sendbuf != MPI_IN_PLACE) {
 104                     smpi_op_apply(op,
 105                        recvbuf, tmp_recvbuf, &recvcounts[rank], &datatype);
 106                     /* copy result back into recvbuf */
 107                     mpi_errno = smpi_datatype_copy(tmp_recvbuf, recvcounts[rank],
 108                                                datatype, recvbuf,
 109                                                recvcounts[rank], datatype);
 110                     if (mpi_errno) return(mpi_errno);
 111                 }
 112                 else {
 113                     smpi_op_apply(op,
 114                         ((char *)recvbuf+disps[rank]*extent),
 115                         tmp_recvbuf, &recvcounts[rank], &datatype);
 116                     /* copy result back into recvbuf */
 117                     mpi_errno = smpi_datatype_copy(tmp_recvbuf, recvcounts[rank],
 118                                                datatype,
 119                                                ((char *)recvbuf +
 120                                                 disps[rank]*extent),
 121                                                recvcounts[rank], datatype);
 122                     if (mpi_errno) return(mpi_errno);
 123                 }
 124             }
 125         }
 126
 127         /* if MPI_IN_PLACE, move output data to the beginning of
 128            recvbuf. already done for rank 0. */
 129         if ((sendbuf == MPI_IN_PLACE) && (rank != 0)) {
 130             mpi_errno = smpi_datatype_copy(((char *)recvbuf +
 131                                         disps[rank]*extent),
 132                                        recvcounts[rank], datatype,
 133                                        recvbuf,
 134                                        recvcounts[rank], datatype );
 135             if (mpi_errno) return(mpi_errno);
 136         }
 137
 138 return MPI_SUCCESS;
 139 }
 140
 141
 142 int smpi_coll_tuned_reduce_scatter_mpich_noncomm(void *sendbuf, void *recvbuf, int recvcounts[],
 143                               MPI_Datatype datatype, MPI_Op op, MPI_Comm comm)
 144 {
 145     int mpi_errno = MPI_SUCCESS;
 146     int comm_size = smpi_comm_size(comm) ;
 147     int rank = smpi_comm_rank(comm);
 148     int pof2;
 149     int log2_comm_size;
 150     int i, k;
 151     int recv_offset, send_offset;
 152     int block_size, total_count, size;
 153     MPI_Aint true_extent, true_lb;
 154     int buf0_was_inout;
 155     void *tmp_buf0;
 156     void *tmp_buf1;
 157     void *result_ptr;
 158
 159     smpi_datatype_extent(datatype, &true_lb, &true_extent);
 160
 161     pof2 = 1;
 162     log2_comm_size = 0;
 163     while (pof2 < comm_size) {
 164         pof2 <<= 1;
 165         ++log2_comm_size;
 166     }
 167
 168     /* begin error checking */
 169     xbt_assert(pof2 == comm_size); /* FIXME this version only works for power of 2 procs */
 170
 171     for (i = 0; i < (comm_size - 1); ++i) {
 172         xbt_assert(recvcounts[i] == recvcounts[i+1]);
 173     }
 174     /* end error checking */
 175
 176     /* size of a block (count of datatype per block, NOT bytes per block) */
 177     block_size = recvcounts[0];
 178     total_count = block_size * comm_size;
 179
 180     tmp_buf0=( void *)xbt_malloc( true_extent * total_count);
 181     tmp_buf1=( void *)xbt_malloc( true_extent * total_count);
 182     /* adjust for potential negative lower bound in datatype */
 183     tmp_buf0 = (void *)((char*)tmp_buf0 - true_lb);
 184     tmp_buf1 = (void *)((char*)tmp_buf1 - true_lb);
 185
 186     /* Copy our send data to tmp_buf0.  We do this one block at a time and
 187        permute the blocks as we go according to the mirror permutation. */
 188     for (i = 0; i < comm_size; ++i) {
 189         mpi_errno = smpi_datatype_copy((char *)(sendbuf == MPI_IN_PLACE ? recvbuf : sendbuf) + (i * true_extent * block_size), block_size, datatype,
 190                                    (char *)tmp_buf0 + (MPIU_Mirror_permutation(i, log2_comm_size) * true_extent * block_size), block_size, datatype);
 191         if (mpi_errno) return(mpi_errno);
 192     }
 193     buf0_was_inout = 1;
 194
 195     send_offset = 0;
 196     recv_offset = 0;
 197     size = total_count;
 198     for (k = 0; k < log2_comm_size; ++k) {
 199         /* use a double-buffering scheme to avoid local copies */
 200         char *incoming_data = (buf0_was_inout ? tmp_buf1 : tmp_buf0);
 201         char *outgoing_data = (buf0_was_inout ? tmp_buf0 : tmp_buf1);
 202         int peer = rank ^ (0x1 << k);
 203         size /= 2;
 204
 205         if (rank > peer) {
 206             /* we have the higher rank: send top half, recv bottom half */
 207             recv_offset += size;
 208         }
 209         else {
 210             /* we have the lower rank: recv top half, send bottom half */
 211             send_offset += size;
 212         }
 213
 214         smpi_mpi_sendrecv(outgoing_data + send_offset*true_extent,
 215                                      size, datatype, peer, MPIR_REDUCE_SCATTER_TAG,
 216                                      incoming_data + recv_offset*true_extent,
 217                                      size, datatype, peer, MPIR_REDUCE_SCATTER_TAG,
 218                                      comm, MPI_STATUS_IGNORE);
 219         /* always perform the reduction at recv_offset, the data at send_offset
 220            is now our peer's responsibility */
 221         if (rank > peer) {
 222             /* higher ranked value so need to call op(received_data, my_data) */
 223             smpi_op_apply(op,
 224                    incoming_data + recv_offset*true_extent,
 225                      outgoing_data + recv_offset*true_extent,
 226                      &size, &datatype );
 227             /* buf0_was_inout = buf0_was_inout; */
 228         }
 229         else {
 230             /* lower ranked value so need to call op(my_data, received_data) */
 231             smpi_op_apply( op,
 232                      outgoing_data + recv_offset*true_extent,
 233                      incoming_data + recv_offset*true_extent,
 234                      &size, &datatype);
 235             buf0_was_inout = !buf0_was_inout;
 236         }
 237
 238         /* the next round of send/recv needs to happen within the block (of size
 239            "size") that we just received and reduced */
 240         send_offset = recv_offset;
 241     }
 242
 243     xbt_assert(size == recvcounts[rank]);
 244
 245     /* copy the reduced data to the recvbuf */
 246     result_ptr = (char *)(buf0_was_inout ? tmp_buf0 : tmp_buf1) + recv_offset * true_extent;
 247     mpi_errno = smpi_datatype_copy(result_ptr, size, datatype,
 248                                recvbuf, size, datatype);
 249     if (mpi_errno) return(mpi_errno);
 250     return MPI_SUCCESS;
 251 }
 252
 253
 254
 255 int smpi_coll_tuned_reduce_scatter_mpich_rdb(void *sendbuf, void *recvbuf, int recvcounts[],
 256                               MPI_Datatype datatype, MPI_Op op, MPI_Comm comm)
 257 {
 258     int   rank, comm_size, i;
 259     MPI_Aint extent, true_extent, true_lb;
 260     int  *disps;
 261     void *tmp_recvbuf, *tmp_results;
 262     int mpi_errno = MPI_SUCCESS;
 263     int dis[2], blklens[2], total_count, dst;
 264     int mask, dst_tree_root, my_tree_root, j, k;
 265     int received;
 266     MPI_Datatype sendtype, recvtype;
 267     int nprocs_completed, tmp_mask, tree_root, is_commutative;
 268     comm_size = smpi_comm_size(comm);
 269     rank = smpi_comm_rank(comm);
 270
 271     extent =smpi_datatype_get_extent(datatype);
 272     smpi_datatype_extent(datatype, &true_lb, &true_extent);
 273
 274     if (smpi_op_is_commute(op)) {
 275         is_commutative = 1;
 276     }
 277
 278     disps = (int*)xbt_malloc( comm_size * sizeof(int));
 279
 280     total_count = 0;
 281     for (i=0; i<comm_size; i++) {
 282         disps[i] = total_count;
 283         total_count += recvcounts[i];
 284     }
 285
 286             /* noncommutative and (non-pof2 or block irregular), use recursive doubling. */
 287
 288             /* need to allocate temporary buffer to receive incoming data*/
 289             tmp_recvbuf= (void *) xbt_malloc( total_count*(max(true_extent,extent)));
 290             /* adjust for potential negative lower bound in datatype */
 291             tmp_recvbuf = (void *)((char*)tmp_recvbuf - true_lb);
 292
 293             /* need to allocate another temporary buffer to accumulate
 294                results */
 295             tmp_results = (void *)xbt_malloc( total_count*(max(true_extent,extent)));
 296             /* adjust for potential negative lower bound in datatype */
 297             tmp_results = (void *)((char*)tmp_results - true_lb);
 298
 299             /* copy sendbuf into tmp_results */
 300             if (sendbuf != MPI_IN_PLACE)
 301                 mpi_errno = smpi_datatype_copy(sendbuf, total_count, datatype,
 302                                            tmp_results, total_count, datatype);
 303             else
 304                 mpi_errno = smpi_datatype_copy(recvbuf, total_count, datatype,
 305                                            tmp_results, total_count, datatype);
 306
 307             if (mpi_errno) return(mpi_errno);
 308
 309             mask = 0x1;
 310             i = 0;
 311             while (mask < comm_size) {
 312                 dst = rank ^ mask;
 313
 314                 dst_tree_root = dst >> i;
 315                 dst_tree_root <<= i;
 316
 317                 my_tree_root = rank >> i;
 318                 my_tree_root <<= i;
 319
 320                 /* At step 1, processes exchange (n-n/p) amount of
 321                    data; at step 2, (n-2n/p) amount of data; at step 3, (n-4n/p)
 322                    amount of data, and so forth. We use derived datatypes for this.
 323
 324                    At each step, a process does not need to send data
 325                    indexed from my_tree_root to
 326                    my_tree_root+mask-1. Similarly, a process won't receive
 327                    data indexed from dst_tree_root to dst_tree_root+mask-1. */
 328
 329                 /* calculate sendtype */
 330                 blklens[0] = blklens[1] = 0;
 331                 for (j=0; j<my_tree_root; j++)
 332                     blklens[0] += recvcounts[j];
 333                 for (j=my_tree_root+mask; j<comm_size; j++)
 334                     blklens[1] += recvcounts[j];
 335
 336                 dis[0] = 0;
 337                 dis[1] = blklens[0];
 338                 for (j=my_tree_root; (j<my_tree_root+mask) && (j<comm_size); j++)
 339                     dis[1] += recvcounts[j];
 340
 341                 mpi_errno = smpi_datatype_indexed(2, blklens, dis, datatype, &sendtype);
 342                 if (mpi_errno) return(mpi_errno);
 343
 344                 smpi_datatype_commit(&sendtype);
 345
 346                 /* calculate recvtype */
 347                 blklens[0] = blklens[1] = 0;
 348                 for (j=0; j<dst_tree_root && j<comm_size; j++)
 349                     blklens[0] += recvcounts[j];
 350                 for (j=dst_tree_root+mask; j<comm_size; j++)
 351                     blklens[1] += recvcounts[j];
 352
 353                 dis[0] = 0;
 354                 dis[1] = blklens[0];
 355                 for (j=dst_tree_root; (j<dst_tree_root+mask) && (j<comm_size); j++)
 356                     dis[1] += recvcounts[j];
 357
 358                 mpi_errno = smpi_datatype_indexed(2, blklens, dis, datatype, &recvtype);
 359                 if (mpi_errno) return(mpi_errno);
 360
 361                 smpi_datatype_commit(&recvtype);
 362
 363                 received = 0;
 364                 if (dst < comm_size) {
 365                     /* tmp_results contains data to be sent in each step. Data is
 366                        received in tmp_recvbuf and then accumulated into
 367                        tmp_results. accumulation is done later below.   */
 368
 369                     smpi_mpi_sendrecv(tmp_results, 1, sendtype, dst,
 370                                                  MPIR_REDUCE_SCATTER_TAG,
 371                                                  tmp_recvbuf, 1, recvtype, dst,
 372                                                  MPIR_REDUCE_SCATTER_TAG, comm,
 373                                                  MPI_STATUS_IGNORE);
 374                     received = 1;
 375                 }
 376
 377                 /* if some processes in this process's subtree in this step
 378                    did not have any destination process to communicate with
 379                    because of non-power-of-two, we need to send them the
 380                    result. We use a logarithmic recursive-halfing algorithm
 381                    for this. */
 382
 383                 if (dst_tree_root + mask > comm_size) {
 384                     nprocs_completed = comm_size - my_tree_root - mask;
 385                     /* nprocs_completed is the number of processes in this
 386                        subtree that have all the data. Send data to others
 387                        in a tree fashion. First find root of current tree
 388                        that is being divided into two. k is the number of
 389                        least-significant bits in this process's rank that
 390                        must be zeroed out to find the rank of the root */
 391                     j = mask;
 392                     k = 0;
 393                     while (j) {
 394                         j >>= 1;
 395                         k++;
 396                     }
 397                     k--;
 398
 399                     tmp_mask = mask >> 1;
 400                     while (tmp_mask) {
 401                         dst = rank ^ tmp_mask;
 402
 403                         tree_root = rank >> k;
 404                         tree_root <<= k;
 405
 406                         /* send only if this proc has data and destination
 407                            doesn't have data. at any step, multiple processes
 408                            can send if they have the data */
 409                         if ((dst > rank) &&
 410                             (rank < tree_root + nprocs_completed)
 411                             && (dst >= tree_root + nprocs_completed)) {
 412                             /* send the current result */
 413                             smpi_mpi_send(tmp_recvbuf, 1, recvtype,
 414                                                      dst, MPIR_REDUCE_SCATTER_TAG,
 415                                                      comm);
 416                         }
 417                         /* recv only if this proc. doesn't have data and sender
 418                            has data */
 419                         else if ((dst < rank) &&
 420                                  (dst < tree_root + nprocs_completed) &&
 421                                  (rank >= tree_root + nprocs_completed)) {
 422                             smpi_mpi_recv(tmp_recvbuf, 1, recvtype, dst,
 423                                                      MPIR_REDUCE_SCATTER_TAG,
 424                                                      comm, MPI_STATUS_IGNORE);
 425                             received = 1;
 426                         }
 427                         tmp_mask >>= 1;
 428                         k--;
 429                     }
 430                 }
 431
 432                 /* The following reduction is done here instead of after
 433                    the MPIC_Sendrecv_ft or MPIC_Recv_ft above. This is
 434                    because to do it above, in the noncommutative
 435                    case, we would need an extra temp buffer so as not to
 436                    overwrite temp_recvbuf, because temp_recvbuf may have
 437                    to be communicated to other processes in the
 438                    non-power-of-two case. To avoid that extra allocation,
 439                    we do the reduce here. */
 440                 if (received) {
 441                     if (is_commutative || (dst_tree_root < my_tree_root)) {
 442                         {
 443                                  smpi_op_apply(op,
 444                                tmp_recvbuf, tmp_results, &blklens[0],
 445                                &datatype);
 446                                 smpi_op_apply(op,
 447                                ((char *)tmp_recvbuf + dis[1]*extent),
 448                                ((char *)tmp_results + dis[1]*extent),
 449                                &blklens[1], &datatype);
 450                         }
 451                     }
 452                     else {
 453                         {
 454                                  smpi_op_apply(op,
 455                                    tmp_results, tmp_recvbuf, &blklens[0],
 456                                    &datatype);
 457                                  smpi_op_apply(op,
 458                                    ((char *)tmp_results + dis[1]*extent),
 459                                    ((char *)tmp_recvbuf + dis[1]*extent),
 460                                    &blklens[1], &datatype);
 461                         }
 462                         /* copy result back into tmp_results */
 463                         mpi_errno = smpi_datatype_copy(tmp_recvbuf, 1, recvtype,
 464                                                    tmp_results, 1, recvtype);
 465                         if (mpi_errno) return(mpi_errno);
 466                     }
 467                 }
 468
 469                 //smpi_datatype_free(&sendtype);
 470                 //smpi_datatype_free(&recvtype);
 471
 472                 mask <<= 1;
 473                 i++;
 474             }
 475
 476             /* now copy final results from tmp_results to recvbuf */
 477             mpi_errno = smpi_datatype_copy(((char *)tmp_results+disps[rank]*extent),
 478                                        recvcounts[rank], datatype, recvbuf,
 479                                        recvcounts[rank], datatype);
 480             if (mpi_errno) return(mpi_errno);
 481
 482     return MPI_SUCCESS;
 483         }
 484
 485