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

   1 #include "colls.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 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,
  47                                     MPI_Comm comm)
  48 {
  49   MPI_Request *reqs, *req_ptr;
  50   MPI_Aint extent;
  51   MPI_Status status, *statuses;
  52   int i, j, src, dst, rank, num_procs, num_reqs, X, Y, Z, block_size, count;
  53   int my_z, two_dsize, my_row_base, my_col_base, my_z_base, src_row_base;
  54   int src_z_base, send_offset, recv_offset, tag = 1, failure = 0, success = 1;
  55
  56   char *tmp_buff1, *tmp_buff2;
  57
  58   MPI_Comm_rank(comm, &rank);
  59   MPI_Comm_size(comm, &num_procs);
  60   MPI_Type_extent(send_type, &extent);
  61
  62   if (!alltoall_check_is_3dmesh(num_procs, &X, &Y, &Z))
  63     return failure;
  64
  65   num_reqs = X;
  66   if (Y > X)
  67     num_reqs = Y;
  68   if (Z > Y)
  69     num_reqs = Z;
  70
  71   two_dsize = X * Y;
  72   my_z = rank / two_dsize;
  73
  74   my_row_base = (rank / X) * X;
  75   my_col_base = (rank % Y) + (my_z * two_dsize);
  76   my_z_base = my_z * two_dsize;
  77
  78   block_size = extent * send_count;
  79
  80   tmp_buff1 = (char *) malloc(block_size * num_procs * two_dsize);
  81   if (!tmp_buff1) {
  82     printf("alltoall-3Dmesh:97: cannot allocate memory\n");
  83     MPI_Finalize();
  84     exit(failure);
  85   }
  86
  87   tmp_buff2 = (char *) malloc(block_size * two_dsize);
  88   if (!tmp_buff2) {
  89     printf("alltoall-3Dmesh:105: cannot allocate memory\n");
  90     MPI_Finalize();
  91     exit(failure);
  92   }
  93
  94   statuses = (MPI_Status *) malloc(num_reqs * sizeof(MPI_Status));
  95   reqs = (MPI_Request *) malloc(num_reqs * sizeof(MPI_Request));
  96   if (!reqs) {
  97     printf("alltoall-3Dmesh:113: cannot allocate memory\n");
  98     MPI_Finalize();
  99     exit(failure);
 100   }
 101
 102   req_ptr = reqs;
 103
 104   send_offset = recv_offset = (rank % two_dsize) * block_size * num_procs;
 105
 106   MPI_Sendrecv(send_buff, send_count * num_procs, send_type, rank, tag,
 107                tmp_buff1 + recv_offset, num_procs * recv_count,
 108                recv_type, rank, tag, comm, &status);
 109
 110   count = send_count * num_procs;
 111
 112   for (i = 0; i < Y; i++) {
 113     src = i + my_row_base;
 114     if (src == rank)
 115       continue;
 116     recv_offset = (src % two_dsize) * block_size * num_procs;
 117     MPI_Irecv(tmp_buff1 + recv_offset, count, recv_type, src, tag, comm,
 118               req_ptr++);
 119   }
 120
 121   for (i = 0; i < Y; i++) {
 122     dst = i + my_row_base;
 123     if (dst == rank)
 124       continue;
 125     MPI_Send(send_buff, count, send_type, dst, tag, comm);
 126   }
 127
 128   MPI_Waitall(Y - 1, reqs, statuses);
 129   req_ptr = reqs;
 130
 131
 132   for (i = 0; i < X; i++) {
 133     src = (i * Y + my_col_base);
 134     if (src == rank)
 135       continue;
 136
 137     src_row_base = (src / X) * X;
 138
 139     recv_offset = (src_row_base % two_dsize) * block_size * num_procs;
 140     MPI_Irecv(tmp_buff1 + recv_offset, recv_count * num_procs * Y,
 141               recv_type, src, tag, comm, req_ptr++);
 142   }
 143
 144   send_offset = (my_row_base % two_dsize) * block_size * num_procs;
 145   for (i = 0; i < X; i++) {
 146     dst = (i * Y + my_col_base);
 147     if (dst == rank)
 148       continue;
 149     MPI_Send(tmp_buff1 + send_offset, send_count * num_procs * Y, send_type,
 150              dst, tag, comm);
 151   }
 152
 153   MPI_Waitall(X - 1, reqs, statuses);
 154   req_ptr = reqs;
 155
 156   for (i = 0; i < two_dsize; i++) {
 157     send_offset = (rank * block_size) + (i * block_size * num_procs);
 158     recv_offset = (my_z_base * block_size) + (i * block_size);
 159     MPI_Sendrecv(tmp_buff1 + send_offset, send_count, send_type, rank, tag,
 160                  recv_buff + recv_offset, recv_count, recv_type, rank, tag,
 161                  comm, &status);
 162   }
 163
 164   for (i = 1; i < Z; i++) {
 165     src = (rank + i * two_dsize) % num_procs;
 166     src_z_base = (src / two_dsize) * two_dsize;
 167
 168     recv_offset = (src_z_base * block_size);
 169
 170     MPI_Irecv(recv_buff + recv_offset, recv_count * two_dsize, recv_type,
 171               src, tag, comm, req_ptr++);
 172   }
 173
 174   for (i = 1; i < Z; i++) {
 175     dst = (rank + i * two_dsize) % num_procs;
 176
 177     recv_offset = 0;
 178     for (j = 0; j < two_dsize; j++) {
 179       send_offset = (dst + j * num_procs) * block_size;
 180       MPI_Sendrecv(tmp_buff1 + send_offset, send_count, send_type,
 181                    rank, tag, tmp_buff2 + recv_offset, recv_count,
 182                    recv_type, rank, tag, comm, &status);
 183
 184       recv_offset += block_size;
 185     }
 186
 187     MPI_Send(tmp_buff2, send_count * two_dsize, send_type, dst, tag, comm);
 188
 189   }
 190
 191   MPI_Waitall(Z - 1, reqs, statuses);
 192
 193   free(reqs);
 194   free(statuses);
 195   free(tmp_buff1);
 196   free(tmp_buff2);
 197   return success;
 198 }