src/surf/surf_routing_cluster_fat_tree.cpp

   1 #include "surf_routing_cluster_fat_tree.hpp"
   2 #include "xbt/lib.h"
   3
   4 #include <boost/algorithm/string/split.hpp>
   5 #include <boost/algorithm/string/classification.hpp>
   6 #include <iostream>
   7 #include <fstream>
   8
   9
  10
  11 AsClusterFatTree::AsClusterFatTree() : levels(0) {}
  12
  13 AsClusterFatTree::~AsClusterFatTree() {
  14   for (unsigned int i = 0 ; i < this->nodes.size() ; i++) {
  15     delete this->nodes[i];
  16   }
  17 }
  18
  19 bool AsClusterFatTree::isInSubTree(FatTreeNode *root, FatTreeNode *node) {
  20   for (unsigned int i = 0 ; i < node->level ; i++) {
  21     if(root->label[i] != node->label[i]) {
  22       return false;
  23     }
  24   }
  25
  26   for (unsigned int i = root->level + 1 ; i < this->levels ; i++) {
  27     if(root->label[i] != node->label[i]) {
  28       return false;
  29     }
  30   }
  31   return true;
  32 }
  33
  34 void AsClusterFatTree::getRouteAndLatency(RoutingEdgePtr src,
  35                                           RoutingEdgePtr dst,
  36                                           sg_platf_route_cbarg_t into,
  37                                           double *latency) {
  38   FatTreeNode *source, *destination, *currentNode;
  39   std::vector<NetworkLink*> route;
  40   source = this->nodes.find(src->getId())->second;
  41   destination = this->nodes.find(dst->getId())->second;
  42
  43   int d = 0, k = 0; // as in d-mod-k
  44
  45   currentNode = source;
  46
  47   // up part
  48   while (!isInSubTree(currentNode, destination)) {
  49     d = destination->position;
  50
  51     for (unsigned int i = 0 ; i < currentNode->level ; i++) {
  52       d /= this->upperLevelNodesNumber[i];
  53     }
  54      k = this->upperLevelNodesNumber[currentNode->level] *
  55       this->lowerLevelNodesNumber[currentNode->level];
  56      d = d % k;
  57      route.push_back(currentNode->parents[d]->upLink);
  58      if(latency) {
  59        *latency += currentNode->parents[d]->upLink->getLatency();
  60      }
  61      currentNode = currentNode->parents[d]->upNode;
  62   }
  63
  64   // Down part
  65   while(currentNode != destination) {
  66     for(unsigned int i = 0 ; i < currentNode->children.size() ; i++) {
  67       if(i % this->lowerLevelNodesNumber[currentNode->level] ==
  68          destination->label[currentNode->level]) {
  69         route.push_back(currentNode->children[i]->downLink);
  70         if(latency) {
  71           *latency += currentNode->children[d]->downLink->getLatency();
  72         }
  73         currentNode = currentNode->children[i]->downNode;
  74       }
  75     }
  76   }
  77
  78   for (unsigned int i = 0 ; i < route.size() ; i++) {
  79     xbt_dynar_push_as(into->link_list, void*, route[i]);
  80   }
  81
  82 }
  83
  84 /* This function makes the assumption that parse_specific_arguments() and
  85  * addNodes() have already been called
  86  */
  87 void AsClusterFatTree::create_links(sg_platf_cluster_cbarg_t cluster){
  88   if(this->levels == 0) {
  89     return;
  90   }
  91   this->generateSwitches();
  92   this->generateLabels();
  93   unsigned int k = 0;
  94   // Nodes are totally ordered, by level and then by position, in this->nodes
  95   for (unsigned int i = 0 ; i < this->levels ; i++) {
  96     for (unsigned int j = 0 ; j < this->nodesByLevel[i] ; j++) {
  97       if(i != this->levels - 1) {
  98         for(unsigned int l = 0 ; l < this->nodesByLevel[i+1] ; l++) {
  99           this->connectNodeToParents(cluster, this->nodes[k]);
 100         }
 101       }
 102       k++;
 103     }
 104   }
 105 }
 106
 107 int AsClusterFatTree::connectNodeToParents(sg_platf_cluster_cbarg_t cluster,
 108                                            FatTreeNode *node) {
 109   FatTreeNode* currentParentNode;
 110   int connectionsNumber = 0;
 111   const int level = node->level;
 112   currentParentNode = this->nodes[this->getLevelPosition(level + 1)];
 113   for (unsigned int i = 0 ; i < this->nodesByLevel[level] ; i++ ) {
 114     if(this->areRelated(currentParentNode, node)) {
 115       for (unsigned int j = 0 ; j < this->lowerLevelPortsNumber[level + 1] ; j++) {
 116       this->addLink(cluster, currentParentNode, node->label[level + 1] +
 117                     j * this->lowerLevelNodesNumber[level + 1], node,
 118                     currentParentNode->label[level + 1] +
 119                     j * this->upperLevelNodesNumber[level + 1]);
 120       }
 121       connectionsNumber++;
 122     }
 123   }
 124   return connectionsNumber;
 125 }
 126
 127
 128 bool AsClusterFatTree::areRelated(FatTreeNode *parent, FatTreeNode *child) {
 129   if (parent->level != child->level + 1) {
 130     return false;
 131   }
 132
 133   for (unsigned int i = 0 ; i < this->levels; i++) {
 134     if (parent->label[i] != child->label[i] && i != parent->level) {
 135       return false;
 136     }
 137   }
 138   return true;
 139 }
 140
 141 void AsClusterFatTree::generateSwitches() {
 142   this->nodesByLevel.resize(this->levels, 0);
 143   unsigned int nodesRequired = 0;
 144
 145   // We take care of the number of nodes by level
 146   this->nodesByLevel[0] = 1;
 147   for (unsigned int i = 0 ; i < this->levels ; i++) {
 148     this->nodesByLevel[0] *= this->lowerLevelNodesNumber[i];
 149   }
 150
 151
 152   if(this->nodesByLevel[0] < this->nodes.size()) {
 153     surf_parse_error("There is not enough nodes to fit to the described topology."
 154                      " Please check your platform description (We need %d nodes, we only got %zu)",
 155                      this->nodesByLevel[0], this->nodes.size());
 156     return;
 157   }
 158
 159   for (unsigned int i = 0 ; i < this->levels ; i++) {
 160     int nodesInThisLevel = 1;
 161
 162     for (unsigned int j = 0 ;  j <= i ; j++) {
 163       nodesInThisLevel *= this->upperLevelNodesNumber[j];
 164     }
 165
 166     for (unsigned int j = i+1 ; j < this->levels ; j++) {
 167       nodesInThisLevel *= this->lowerLevelNodesNumber[j];
 168     }
 169
 170     this->nodesByLevel[i+1] = nodesInThisLevel;
 171     nodesRequired += nodesInThisLevel;
 172   }
 173
 174
 175   // If we have to many compute nodes, we ditch them
 176   if (this->nodesByLevel[0] > this->nodes.size()) {
 177     for (unsigned int i = this->nodesByLevel[0] ; i < this->nodes.size() ; i++) {
 178       delete this->nodes[i];
 179     }
 180   }
 181
 182   // We create the switches
 183   int k = 0;
 184   for (unsigned int i = 0 ; i < this->levels ; i++) {
 185     for (unsigned int j = 0 ; j < this->nodesByLevel[i] ; j++) {
 186       FatTreeNode* newNode;
 187       newNode = new FatTreeNode(--k, i + 1, j);
 188       newNode->children.resize(this->lowerLevelNodesNumber[i] *
 189                                this->lowerLevelPortsNumber[i]);
 190       if (i != this->levels - 1) {
 191         newNode->parents.resize(this->upperLevelNodesNumber[i + 1]);
 192       }
 193       this->nodes.insert(std::make_pair(k,newNode));
 194     }
 195   }
 196 }
 197
 198 void AsClusterFatTree::generateLabels() {
 199   // TODO : check if nodesByLevel and nodes are filled
 200   for (unsigned int i = 0 ; i < this->levels ; i++) {
 201     std::vector<int> maxLabel(this->nodesByLevel[i]);
 202     std::vector<int> currentLabel(this->nodesByLevel[i], 0);
 203     unsigned int k = 0;
 204     for (unsigned int j = 0 ; j < this->nodesByLevel[i] ; j++) {
 205       maxLabel[j] = j > i ?
 206         this->lowerLevelNodesNumber[i] : this->upperLevelNodesNumber[i];
 207     }
 208
 209     for (unsigned int j = 0 ; j < this->nodesByLevel[i] ; j++) {
 210       this->nodes[k]->label.assign(currentLabel.begin(), currentLabel.end());
 211
 212       int remainder = 0;
 213
 214       do {
 215         int pos = currentLabel.size() - 1;
 216         remainder = ++currentLabel[pos] / maxLabel[pos];
 217         currentLabel[pos] = currentLabel[pos] % maxLabel[pos];
 218         --pos;
 219       }
 220       while(remainder != 0);
 221         k++;
 222     }
 223   }
 224 }
 225
 226
 227 int AsClusterFatTree::getLevelPosition(const unsigned  int level) {
 228   if (level > this->levels - 1) {
 229     // Well, that should never happen. Maybe should we throw instead.
 230     return -1;
 231   }
 232   int tempPosition = 0;
 233
 234   for (unsigned int i = 0 ; i < level ; i++) {
 235     tempPosition += this->nodesByLevel[i];
 236   }
 237  return tempPosition;
 238 }
 239
 240 void AsClusterFatTree::addComputeNodes(std::vector<int> const& id) {
 241   using std::make_pair;
 242   FatTreeNode* newNode;
 243   for (size_t  i = 0 ; i < id.size() ; i++) {
 244     newNode = new FatTreeNode(id[i], 0, i);
 245     newNode->parents.resize(this->upperLevelNodesNumber[0] * this->lowerLevelPortsNumber[i]);
 246     this->nodes.insert(make_pair(id[i],newNode));
 247   }
 248 }
 249
 250 void AsClusterFatTree::addLink(sg_platf_cluster_cbarg_t cluster,
 251                                FatTreeNode *parent, unsigned int parentPort,
 252                                FatTreeNode *child, unsigned int childPort) {
 253   FatTreeLink *newLink;
 254   newLink = new FatTreeLink(cluster, parent, child);
 255
 256   parent->children[parentPort] = newLink;
 257   child->parents[childPort] = newLink;
 258
 259   this->links.push_back(newLink);
 260
 261
 262
 263 }
 264
 265 void AsClusterFatTree::parse_specific_arguments(sg_platf_cluster_cbarg_t
 266                                                 cluster) {
 267   std::vector<string> parameters;
 268   std::vector<string> tmp;
 269   boost::split(parameters, cluster->topo_parameters, boost::is_any_of(";"));
 270
 271
 272   // TODO : we have to check for zeros and negative numbers, or it might crash
 273   if (parameters.size() != 4){
 274     surf_parse_error("Fat trees are defined by the levels number and 3 vectors"
 275                      ", see the documentation for more informations");
 276     // Well, there's no doc, yet
 277   }
 278
 279   // The first parts of topo_parameters should be the levels number
 280   this->levels = std::atoi(tmp[0].c_str()); // stoi() only in C++11...
 281
 282   // Then, a l-sized vector standing for the childs number by level
 283   boost::split(tmp, parameters[1], boost::is_any_of(","));
 284   if(tmp.size() != this->levels) {
 285     surf_parse_error("Fat trees are defined by the levels number and 3 vectors"
 286                      ", see the documentation for more informations");
 287   }
 288   for(size_t i = 0 ; i < tmp.size() ; i++){
 289     this->lowerLevelNodesNumber.push_back(std::atoi(tmp[i].c_str()));
 290   }
 291
 292   // Then, a l-sized vector standing for the parents number by level
 293   boost::split(tmp, parameters[2], boost::is_any_of(","));
 294   if(tmp.size() != this->levels) {
 295     surf_parse_error("Fat trees are defined by the levels number and 3 vectors"
 296                      ", see the documentation for more informations");
 297   }
 298   for(size_t i = 0 ; i < tmp.size() ; i++){
 299     this->upperLevelNodesNumber.push_back(std::atoi(tmp[i].c_str()));
 300   }
 301
 302   // Finally, a l-sized vector standing for the ports number with the lower level
 303   boost::split(tmp, parameters[3], boost::is_any_of(","));
 304   if(tmp.size() != this->levels) {
 305     surf_parse_error("Fat trees are defined by the levels number and 3 vectors"
 306                      ", see the documentation for more informations");
 307
 308   }
 309   for(size_t i = 0 ; i < tmp.size() ; i++){
 310     this->lowerLevelPortsNumber.push_back(std::atoi(tmp[i].c_str()));
 311   }
 312 }
 313
 314
 315 void AsClusterFatTree::generateDotFile(const string& filename) const {
 316   ofstream file;
 317   /* Maybe should we get directly a char*, as open takes strings only beginning
 318    * with C++11...
 319    */
 320   file.open(filename.c_str(), ios::out | ios::trunc);
 321
 322   if(file.is_open()) {
 323     // That could also be greatly clarified with C++11
 324     std::vector<FatTreeLink*>::const_iterator iter;
 325     file << "graph AsClusterFatTree {\n";
 326     for (iter = this->links.begin() ; iter != this->links.end() ; iter++ ) {
 327       file << (*iter)->downNode->id
 328              << " -- "
 329            << (*iter)->upNode->id
 330              << ";\n";
 331     }
 332     file << "}";
 333     file.close();
 334   }
 335   else {
 336     std::cerr << "Unable to open file " << filename << std::endl;
 337     return;
 338   }
 339 }
 340
 341 FatTreeNode::FatTreeNode(int id, int level, int position) : id(id),
 342                                                             level(level),
 343                                                             position(position){}
 344
 345 FatTreeLink::FatTreeLink(sg_platf_cluster_cbarg_t cluster, FatTreeNode *downNode,
 346                          FatTreeNode *upNode) : upNode(upNode),
 347                                                 downNode(downNode) {
 348   static int uniqueId = 0;
 349   s_sg_platf_link_cbarg_t linkTemplate;
 350   linkTemplate.bandwidth = cluster->bw;
 351   linkTemplate.latency = cluster->lat;
 352   linkTemplate.state = SURF_RESOURCE_ON;
 353   linkTemplate.policy = cluster->sharing_policy; // Maybe should we do sthg with that ?
 354
 355
 356   NetworkLink* link;
 357   linkTemplate.id = bprintf("link_from_%d_to_%d_%d_UP", downNode->id, upNode->id, uniqueId);
 358   sg_platf_new_link(&linkTemplate);
 359   link = (NetworkLink*) xbt_lib_get_or_null(link_lib, linkTemplate.id, SURF_LINK_LEVEL);
 360   this->upLink = link; // check link?
 361   linkTemplate.id = bprintf("link_from_%d_to_%d_%d_DOWN", downNode->id, upNode->id, uniqueId);
 362   sg_platf_new_link(&linkTemplate);
 363   link = (NetworkLink*) xbt_lib_get_or_null(link_lib, linkTemplate.id, SURF_LINK_LEVEL);
 364   this->downLink = link; // check link ?
 365
 366   uniqueId++;
 367
 368 }