src/kernel/routing/DragonflyZone.cpp

   1 /* Copyright (c) 2014-2016. The SimGrid Team. All rights reserved.          */
   2
   3 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   4  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
   5
   6 #include "src/kernel/routing/DragonflyZone.hpp"
   7 #include "src/kernel/routing/NetPoint.hpp"
   8 #include "src/surf/network_interface.hpp"
   9
  10 #include <boost/algorithm/string/classification.hpp>
  11 #include <boost/algorithm/string/split.hpp>
  12
  13 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(surf_route_cluster_dragonfly, surf_route_cluster, "Dragonfly Routing part of surf");
  14
  15 namespace simgrid {
  16 namespace kernel {
  17 namespace routing {
  18
  19 DragonflyZone::DragonflyZone(NetZone* father, const char* name) : ClusterZone(father, name)
  20 {
  21 }
  22
  23 DragonflyZone::~DragonflyZone()
  24 {
  25   if (this->routers_ != nullptr) {
  26     for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_ * this->numChassisPerGroup_ * this->numBladesPerChassis_; i++)
  27       delete (routers_[i]);
  28     xbt_free(routers_);
  29   }
  30 }
  31
  32 unsigned int* DragonflyZone::rankId_to_coords(int rankId)
  33 {
  34   // coords : group, chassis, blade, node
  35   unsigned int* coords = (unsigned int*)malloc(4 * sizeof(unsigned int));
  36   coords[0]            = rankId / (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_ * numNodesPerBlade_);
  37   rankId               = rankId % (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_ * numNodesPerBlade_);
  38   coords[1]            = rankId / (numBladesPerChassis_ * numNodesPerBlade_);
  39   rankId               = rankId % (numBladesPerChassis_ * numNodesPerBlade_);
  40   coords[2]            = rankId / numNodesPerBlade_;
  41   coords[3]            = rankId % numNodesPerBlade_;
  42
  43   return coords;
  44 }
  45
  46 void DragonflyZone::parse_specific_arguments(sg_platf_cluster_cbarg_t cluster)
  47 {
  48   std::vector<std::string> parameters;
  49   std::vector<std::string> tmp;
  50   boost::split(parameters, cluster->topo_parameters, boost::is_any_of(";"));
  51
  52   // TODO : we have to check for zeros and negative numbers, or it might crash
  53   if (parameters.size() != 4) {
  54     surf_parse_error(
  55         "Dragonfly are defined by the number of groups, chassis per groups, blades per chassis, nodes per blade");
  56   }
  57
  58   // Blue network : number of groups, number of links between each group
  59   boost::split(tmp, parameters[0], boost::is_any_of(","));
  60   if (tmp.size() != 2) {
  61     surf_parse_error("Dragonfly topologies are defined by 3 levels with 2 elements each, and one with one element");
  62   }
  63
  64   this->numGroups_    = xbt_str_parse_int(tmp[0].c_str(), "Invalid number of groups: %s");
  65   this->numLinksBlue_ = xbt_str_parse_int(tmp[1].c_str(), "Invalid number of links for the blue level: %s");
  66
  67   // Black network : number of chassis/group, number of links between each router on the black network
  68   boost::split(tmp, parameters[1], boost::is_any_of(","));
  69   if (tmp.size() != 2) {
  70     surf_parse_error("Dragonfly topologies are defined by 3 levels with 2 elements each, and one with one element");
  71   }
  72
  73   this->numChassisPerGroup_ = xbt_str_parse_int(tmp[0].c_str(), "Invalid number of groups: %s");
  74   this->numLinksBlack_      = xbt_str_parse_int(tmp[1].c_str(), "Invalid number of links  for the black level: %s");
  75
  76   // Green network : number of blades/chassis, number of links between each router on the green network
  77   boost::split(tmp, parameters[2], boost::is_any_of(","));
  78   if (tmp.size() != 2) {
  79     surf_parse_error("Dragonfly topologies are defined by 3 levels with 2 elements each, and one with one element");
  80   }
  81
  82   this->numBladesPerChassis_ = xbt_str_parse_int(tmp[0].c_str(), "Invalid number of groups: %s");
  83   this->numLinksGreen_       = xbt_str_parse_int(tmp[1].c_str(), "Invalid number of links for the green level: %s");
  84
  85   // The last part of topo_parameters should be the number of nodes per blade
  86   this->numNodesPerBlade_ =
  87       xbt_str_parse_int(parameters[3].c_str(), "Last parameter is not the amount of nodes per blade: %s");
  88   this->cluster_ = cluster;
  89 }
  90
  91 /*
  92 * Generate the cluster once every node is created
  93 */
  94 void DragonflyZone::seal()
  95 {
  96   if (this->numNodesPerBlade_ == 0) {
  97     return;
  98   }
  99
 100   this->generateRouters();
 101   this->generateLinks();
 102 }
 103
 104 DragonflyRouter::DragonflyRouter(int group, int chassis, int blade) : group_(group), chassis_(chassis), blade_(blade)
 105 {
 106 }
 107
 108 DragonflyRouter::~DragonflyRouter()
 109 {
 110   if (this->myNodes_ != nullptr)
 111     xbt_free(myNodes_);
 112   if (this->greenLinks_ != nullptr)
 113     xbt_free(greenLinks_);
 114   if (this->blackLinks_ != nullptr)
 115     xbt_free(blackLinks_);
 116   if (this->blueLinks_ != nullptr)
 117     xbt_free(blueLinks_);
 118 }
 119
 120 void DragonflyZone::generateRouters()
 121 {
 122   this->routers_ = static_cast<DragonflyRouter**>(xbt_malloc0(this->numGroups_ * this->numChassisPerGroup_ *
 123                                                               this->numBladesPerChassis_ * sizeof(DragonflyRouter*)));
 124
 125   for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_; i++) {
 126     for (unsigned int j = 0; j < this->numChassisPerGroup_; j++) {
 127       for (unsigned int k = 0; k < this->numBladesPerChassis_; k++) {
 128         DragonflyRouter* router = new DragonflyRouter(i, j, k);
 129         this->routers_[i * this->numChassisPerGroup_ * this->numBladesPerChassis_ + j * this->numBladesPerChassis_ +
 130                        k] = router;
 131       }
 132     }
 133   }
 134 }
 135
 136 void DragonflyZone::createLink(char* id, int numlinks, surf::LinkImpl** linkup, surf::LinkImpl** linkdown)
 137 {
 138   *linkup   = nullptr;
 139   *linkdown = nullptr;
 140   s_sg_platf_link_cbarg_t linkTemplate;
 141   memset(&linkTemplate, 0, sizeof(linkTemplate));
 142   linkTemplate.bandwidth = this->cluster_->bw * numlinks;
 143   linkTemplate.latency   = this->cluster_->lat;
 144   linkTemplate.policy    = this->cluster_->sharing_policy; // sthg to do with that ?
 145   linkTemplate.id        = id;
 146   sg_platf_new_link(&linkTemplate);
 147   XBT_DEBUG("Generating link %s", id);
 148   surf::LinkImpl* link;
 149   std::string tmpID;
 150   if (this->cluster_->sharing_policy == SURF_LINK_FULLDUPLEX) {
 151     tmpID     = std::string(linkTemplate.id) + "_UP";
 152     link      = surf::LinkImpl::byName(tmpID.c_str());
 153     *linkup   = link; // check link?
 154     tmpID     = std::string(linkTemplate.id) + "_DOWN";
 155     link      = surf::LinkImpl::byName(tmpID.c_str());
 156     *linkdown = link; // check link ?
 157   } else {
 158     link      = surf::LinkImpl::byName(linkTemplate.id);
 159     *linkup   = link;
 160     *linkdown = link;
 161   }
 162
 163   free((void*)linkTemplate.id);
 164 }
 165
 166 void DragonflyZone::generateLinks()
 167 {
 168
 169   static int uniqueId = 0;
 170   char* id            = nullptr;
 171   surf::LinkImpl* linkup;
 172   surf::LinkImpl* linkdown;
 173
 174   unsigned int numRouters = this->numGroups_ * this->numChassisPerGroup_ * this->numBladesPerChassis_;
 175
 176   if (this->cluster_->sharing_policy == SURF_LINK_FULLDUPLEX)
 177     numLinksperLink_ = 2;
 178
 179   // Links from routers to their local nodes.
 180   for (unsigned int i = 0; i < numRouters; i++) {
 181     // allocate structures
 182     this->routers_[i]->myNodes_ = static_cast<surf::LinkImpl**>(
 183         xbt_malloc0(numLinksperLink_ * this->numNodesPerBlade_ * sizeof(surf::LinkImpl*)));
 184     this->routers_[i]->greenLinks_ =
 185         static_cast<surf::LinkImpl**>(xbt_malloc0(this->numBladesPerChassis_ * sizeof(surf::LinkImpl*)));
 186     this->routers_[i]->blackLinks_ =
 187         static_cast<surf::LinkImpl**>(xbt_malloc0(this->numChassisPerGroup_ * sizeof(surf::LinkImpl*)));
 188
 189     for (unsigned int j = 0; j < numLinksperLink_ * this->numNodesPerBlade_; j += numLinksperLink_) {
 190       id = bprintf("local_link_from_router_%d_to_node_%d_%d", i, j / numLinksperLink_, uniqueId);
 191       this->createLink(id, 1, &linkup, &linkdown);
 192       if (this->cluster_->sharing_policy == SURF_LINK_FULLDUPLEX) {
 193         this->routers_[i]->myNodes_[j]     = linkup;
 194         this->routers_[i]->myNodes_[j + 1] = linkdown;
 195       } else {
 196         this->routers_[i]->myNodes_[j] = linkup;
 197       }
 198       uniqueId++;
 199     }
 200   }
 201
 202   // Green links from routers to same chassis routers - alltoall
 203   for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_ * this->numChassisPerGroup_; i++) {
 204     for (unsigned int j = 0; j < this->numBladesPerChassis_; j++) {
 205       for (unsigned int k = j + 1; k < this->numBladesPerChassis_; k++) {
 206         id = bprintf("green_link_in_chassis_%d_between_routers_%d_and_%d_%d", i % numChassisPerGroup_, j, k, uniqueId);
 207         this->createLink(id, this->numLinksGreen_, &linkup, &linkdown);
 208         this->routers_[i * numBladesPerChassis_ + j]->greenLinks_[k] = linkup;
 209         this->routers_[i * numBladesPerChassis_ + k]->greenLinks_[j] = linkdown;
 210         uniqueId++;
 211       }
 212     }
 213   }
 214
 215   // Black links from routers to same group routers - alltoall
 216   for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_; i++) {
 217     for (unsigned int j = 0; j < this->numChassisPerGroup_; j++) {
 218       for (unsigned int k = j + 1; k < this->numChassisPerGroup_; k++) {
 219         for (unsigned int l = 0; l < this->numBladesPerChassis_; l++) {
 220           id = bprintf("black_link_in_group_%d_between_chassis_%d_and_%d_blade_%d_%d", i, j, k, l, uniqueId);
 221           this->createLink(id, this->numLinksBlack_, &linkup, &linkdown);
 222           this->routers_[i * numBladesPerChassis_ * numChassisPerGroup_ + j * numBladesPerChassis_ + l]
 223               ->blackLinks_[k] = linkup;
 224           this->routers_[i * numBladesPerChassis_ * numChassisPerGroup_ + k * numBladesPerChassis_ + l]
 225               ->blackLinks_[j] = linkdown;
 226           uniqueId++;
 227         }
 228       }
 229     }
 230   }
 231
 232   // Blue links between groups - Not all routers involved, only one per group is linked to others. Let's say router n of
 233   // each group is linked to group n.
 234   // FIXME: in reality blue links may be attached to several different routers
 235   for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_; i++) {
 236     for (unsigned int j = i + 1; j < this->numGroups_; j++) {
 237       unsigned int routernumi                = i * numBladesPerChassis_ * numChassisPerGroup_ + j;
 238       unsigned int routernumj                = j * numBladesPerChassis_ * numChassisPerGroup_ + i;
 239       this->routers_[routernumi]->blueLinks_ = static_cast<surf::LinkImpl**>(xbt_malloc0(sizeof(surf::LinkImpl*)));
 240       this->routers_[routernumj]->blueLinks_ = static_cast<surf::LinkImpl**>(xbt_malloc0(sizeof(surf::LinkImpl*)));
 241       id = bprintf("blue_link_between_group_%d_and_%d_routers_%d_and_%d_%d", i, j, routernumi, routernumj, uniqueId);
 242       this->createLink(id, this->numLinksBlue_, &linkup, &linkdown);
 243       this->routers_[routernumi]->blueLinks_[0] = linkup;
 244       this->routers_[routernumj]->blueLinks_[0] = linkdown;
 245       uniqueId++;
 246     }
 247   }
 248 }
 249
 250 void DragonflyZone::getLocalRoute(NetPoint* src, NetPoint* dst, sg_platf_route_cbarg_t route, double* latency)
 251 {
 252   // Minimal routing version.
 253   // TODO : non-minimal random one, and adaptive ?
 254
 255   if (dst->isRouter() || src->isRouter())
 256     return;
 257
 258   XBT_VERB("dragonfly getLocalRout from '%s'[%d] to '%s'[%d]", src->name().c_str(), src->id(), dst->name().c_str(),
 259            dst->id());
 260
 261   if ((src->id() == dst->id()) && hasLoopback_) {
 262     std::pair<surf::LinkImpl*, surf::LinkImpl*> info = privateLinks_.at(src->id() * linkCountPerNode_);
 263
 264     route->link_list->push_back(info.first);
 265     if (latency)
 266       *latency += info.first->latency();
 267     return;
 268   }
 269
 270   unsigned int* myCoords     = rankId_to_coords(src->id());
 271   unsigned int* targetCoords = rankId_to_coords(dst->id());
 272   XBT_DEBUG("src : %u group, %u chassis, %u blade, %u node", myCoords[0], myCoords[1], myCoords[2], myCoords[3]);
 273   XBT_DEBUG("dst : %u group, %u chassis, %u blade, %u node", targetCoords[0], targetCoords[1], targetCoords[2],
 274             targetCoords[3]);
 275
 276   DragonflyRouter* myRouter = routers_[myCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) +
 277                                        myCoords[1] * numBladesPerChassis_ + myCoords[2]];
 278   DragonflyRouter* targetRouter = routers_[targetCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) +
 279                                            targetCoords[1] * numBladesPerChassis_ + targetCoords[2]];
 280   DragonflyRouter* currentRouter = myRouter;
 281
 282   // node->router local link
 283   route->link_list->push_back(myRouter->myNodes_[myCoords[3] * numLinksperLink_]);
 284   if (latency)
 285     *latency += myRouter->myNodes_[myCoords[3] * numLinksperLink_]->latency();
 286
 287   if (hasLimiter_) { // limiter for sender
 288     std::pair<surf::LinkImpl*, surf::LinkImpl*> info = privateLinks_.at(src->id() * linkCountPerNode_ + hasLoopback_);
 289     route->link_list->push_back(info.first);
 290   }
 291
 292   if (targetRouter != myRouter) {
 293
 294     // are we on a different group ?
 295     if (targetRouter->group_ != currentRouter->group_) {
 296       // go to the router of our group connected to this one.
 297       if (currentRouter->blade_ != targetCoords[0]) {
 298         // go to the nth router in our chassis
 299         route->link_list->push_back(currentRouter->greenLinks_[targetCoords[0]]);
 300         if (latency)
 301           *latency += currentRouter->greenLinks_[targetCoords[0]]->latency();
 302         currentRouter = routers_[myCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) +
 303                                  myCoords[1] * numBladesPerChassis_ + targetCoords[0]];
 304       }
 305
 306       if (currentRouter->chassis_ != 0) {
 307         // go to the first chassis of our group
 308         route->link_list->push_back(currentRouter->blackLinks_[0]);
 309         if (latency)
 310           *latency += currentRouter->blackLinks_[0]->latency();
 311         currentRouter = routers_[myCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) + targetCoords[0]];
 312       }
 313
 314       // go to destination group - the only optical hop
 315       route->link_list->push_back(currentRouter->blueLinks_[0]);
 316       if (latency)
 317         *latency += currentRouter->blueLinks_[0]->latency();
 318       currentRouter = routers_[targetCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) + myCoords[0]];
 319     }
 320
 321     // same group, but same blade ?
 322     if (targetRouter->blade_ != currentRouter->blade_) {
 323       route->link_list->push_back(currentRouter->greenLinks_[targetCoords[2]]);
 324       if (latency)
 325         *latency += currentRouter->greenLinks_[targetCoords[2]]->latency();
 326       currentRouter = routers_[targetCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) + targetCoords[2]];
 327     }
 328
 329     // same blade, but same chassis ?
 330     if (targetRouter->chassis_ != currentRouter->chassis_) {
 331       route->link_list->push_back(currentRouter->blackLinks_[targetCoords[1]]);
 332       if (latency)
 333         *latency += currentRouter->blackLinks_[targetCoords[1]]->latency();
 334       currentRouter = routers_[targetCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) +
 335                                targetCoords[1] * numBladesPerChassis_ + targetCoords[2]];
 336     }
 337   }
 338
 339   if (hasLimiter_) { // limiter for receiver
 340     std::pair<surf::LinkImpl*, surf::LinkImpl*> info = privateLinks_.at(dst->id() * linkCountPerNode_ + hasLoopback_);
 341     route->link_list->push_back(info.first);
 342   }
 343
 344   // router->node local link
 345   route->link_list->push_back(targetRouter->myNodes_[targetCoords[3] * numLinksperLink_ + numLinksperLink_ - 1]);
 346   if (latency)
 347     *latency += targetRouter->myNodes_[targetCoords[3] * numLinksperLink_ + numLinksperLink_ - 1]->latency();
 348
 349   xbt_free(myCoords);
 350   xbt_free(targetCoords);
 351 }
 352 }
 353 }
 354 } // namespace