src/kernel/routing/DragonflyZone.cpp

   1 /* Copyright (c) 2014-2018. 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 "simgrid/kernel/routing/DragonflyZone.hpp"
   7 #include "simgrid/kernel/routing/NetPoint.hpp"
   8 #include "src/surf/network_interface.hpp"
   9 #include "src/surf/xml/platf_private.hpp"
  10
  11 #include <boost/algorithm/string/classification.hpp>
  12 #include <boost/algorithm/string/split.hpp>
  13 #include <string>
  14
  15 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(surf_route_cluster_dragonfly, surf_route_cluster, "Dragonfly Routing part of surf");
  16
  17 namespace simgrid {
  18 namespace kernel {
  19 namespace routing {
  20
  21 DragonflyZone::DragonflyZone(NetZone* father, std::string name) : ClusterZone(father, name)
  22 {
  23 }
  24
  25 DragonflyZone::~DragonflyZone()
  26 {
  27   if (this->routers_ != nullptr) {
  28     for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_ * this->numChassisPerGroup_ * this->numBladesPerChassis_; i++)
  29       delete routers_[i];
  30     delete[] routers_;
  31   }
  32 }
  33
  34 void DragonflyZone::rankId_to_coords(int rankId, unsigned int (*coords)[4])
  35 {
  36   // coords : group, chassis, blade, node
  37   (*coords)[0]         = rankId / (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_ * numNodesPerBlade_);
  38   rankId               = rankId % (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_ * numNodesPerBlade_);
  39   (*coords)[1]         = rankId / (numBladesPerChassis_ * numNodesPerBlade_);
  40   rankId               = rankId % (numBladesPerChassis_ * numNodesPerBlade_);
  41   (*coords)[2]         = rankId / numNodesPerBlade_;
  42   (*coords)[3]         = rankId % numNodesPerBlade_;
  43 }
  44
  45 void DragonflyZone::parse_specific_arguments(ClusterCreationArgs* cluster)
  46 {
  47   std::vector<std::string> parameters;
  48   std::vector<std::string> tmp;
  49   boost::split(parameters, cluster->topo_parameters, boost::is_any_of(";"));
  50
  51   if (parameters.size() != 4 || parameters.empty()) {
  52     surf_parse_error(
  53         "Dragonfly are defined by the number of groups, chassis per groups, blades per chassis, nodes per blade");
  54   }
  55
  56   // Blue network : number of groups, number of links between each group
  57   boost::split(tmp, parameters[0], boost::is_any_of(","));
  58   if (tmp.size() != 2) {
  59     surf_parse_error("Dragonfly topologies are defined by 3 levels with 2 elements each, and one with one element");
  60   }
  61
  62   try {
  63     this->numGroups_ = std::stoi(tmp[0]);
  64   } catch (std::invalid_argument& ia) {
  65     throw std::invalid_argument(std::string("Invalid number of groups:") + tmp[0]);
  66   }
  67
  68   try {
  69     this->numLinksBlue_ = std::stoi(tmp[1]);
  70   } catch (std::invalid_argument& ia) {
  71     throw std::invalid_argument(std::string("Invalid number of links for the blue level:") + tmp[1]);
  72   }
  73   // Black network : number of chassis/group, number of links between each router on the black network
  74   boost::split(tmp, parameters[1], boost::is_any_of(","));
  75   if (tmp.size() != 2) {
  76     surf_parse_error("Dragonfly topologies are defined by 3 levels with 2 elements each, and one with one element");
  77   }
  78
  79   try {
  80     this->numChassisPerGroup_ = std::stoi(tmp[0]);
  81   } catch (std::invalid_argument& ia) {
  82     throw std::invalid_argument(std::string("Invalid number of groups:") + tmp[0]);
  83   }
  84
  85   try {
  86     this->numLinksBlack_ = std::stoi(tmp[1]);
  87   } catch (std::invalid_argument& ia) {
  88     throw std::invalid_argument(std::string("Invalid number of links for the black level:") + tmp[1]);
  89   }
  90
  91   // Green network : number of blades/chassis, number of links between each router on the green network
  92   boost::split(tmp, parameters[2], boost::is_any_of(","));
  93   if (tmp.size() != 2) {
  94     surf_parse_error("Dragonfly topologies are defined by 3 levels with 2 elements each, and one with one element");
  95   }
  96
  97   try {
  98     this->numBladesPerChassis_ = std::stoi(tmp[0]);
  99   } catch (std::invalid_argument& ia) {
 100     throw std::invalid_argument(std::string("Invalid number of groups:") + tmp[0]);
 101   }
 102
 103   try {
 104     this->numLinksGreen_ = std::stoi(tmp[1]);
 105   } catch (std::invalid_argument& ia) {
 106     throw std::invalid_argument(std::string("Invalid number of links for the green level:") + tmp[1]);
 107   }
 108
 109   // The last part of topo_parameters should be the number of nodes per blade
 110   try {
 111     this->numNodesPerBlade_ = std::stoi(parameters[3]);
 112   } catch (std::invalid_argument& ia) {
 113     throw std::invalid_argument(std::string("Last parameter is not the amount of nodes per blade:") + parameters[3]);
 114   }
 115
 116   if (cluster->sharing_policy == SURF_LINK_SPLITDUPLEX)
 117     this->numLinksperLink_ = 2;
 118
 119   this->cluster_ = cluster;
 120 }
 121
 122 /* Generate the cluster once every node is created */
 123 void DragonflyZone::seal()
 124 {
 125   if (this->numNodesPerBlade_ == 0) {
 126     return;
 127   }
 128
 129   this->generateRouters();
 130   this->generateLinks();
 131 }
 132
 133 DragonflyRouter::DragonflyRouter(int group, int chassis, int blade) : group_(group), chassis_(chassis), blade_(blade)
 134 {
 135 }
 136
 137 DragonflyRouter::~DragonflyRouter()
 138 {
 139   delete[] myNodes_;
 140   delete[] greenLinks_;
 141   delete[] blackLinks_;
 142   delete blueLinks_;
 143 }
 144
 145 void DragonflyZone::generateRouters()
 146 {
 147   this->routers_ = new DragonflyRouter*[this->numGroups_ * this->numChassisPerGroup_ * this->numBladesPerChassis_];
 148
 149   for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_; i++) {
 150     for (unsigned int j = 0; j < this->numChassisPerGroup_; j++) {
 151       for (unsigned int k = 0; k < this->numBladesPerChassis_; k++) {
 152         DragonflyRouter* router = new DragonflyRouter(i, j, k);
 153         this->routers_[i * this->numChassisPerGroup_ * this->numBladesPerChassis_ + j * this->numBladesPerChassis_ +
 154                        k] = router;
 155       }
 156     }
 157   }
 158 }
 159
 160 void DragonflyZone::createLink(const std::string& id, int numlinks, surf::LinkImpl** linkup, surf::LinkImpl** linkdown)
 161 {
 162   *linkup   = nullptr;
 163   *linkdown = nullptr;
 164   LinkCreationArgs linkTemplate;
 165   linkTemplate.bandwidth = this->cluster_->bw * numlinks;
 166   linkTemplate.latency   = this->cluster_->lat;
 167   linkTemplate.policy    = this->cluster_->sharing_policy; // sthg to do with that ?
 168   linkTemplate.id        = id;
 169   sg_platf_new_link(&linkTemplate);
 170   XBT_DEBUG("Generating link %s", id.c_str());
 171   surf::LinkImpl* link;
 172   if (this->cluster_->sharing_policy == SURF_LINK_SPLITDUPLEX) {
 173     *linkup   = surf::LinkImpl::byName(linkTemplate.id + "_UP");   // check link?
 174     *linkdown = surf::LinkImpl::byName(linkTemplate.id + "_DOWN"); // check link ?
 175   } else {
 176     link      = surf::LinkImpl::byName(linkTemplate.id);
 177     *linkup   = link;
 178     *linkdown = link;
 179   }
 180 }
 181
 182 void DragonflyZone::generateLinks()
 183 {
 184   static int uniqueId = 0;
 185   surf::LinkImpl* linkup;
 186   surf::LinkImpl* linkdown;
 187
 188   unsigned int numRouters = this->numGroups_ * this->numChassisPerGroup_ * this->numBladesPerChassis_;
 189
 190   // Links from routers to their local nodes.
 191   for (unsigned int i = 0; i < numRouters; i++) {
 192     // allocate structures
 193     this->routers_[i]->myNodes_    = new surf::LinkImpl*[numLinksperLink_ * this->numNodesPerBlade_];
 194     this->routers_[i]->greenLinks_ = new surf::LinkImpl*[this->numBladesPerChassis_];
 195     this->routers_[i]->blackLinks_ = new surf::LinkImpl*[this->numChassisPerGroup_];
 196
 197     for (unsigned int j = 0; j < numLinksperLink_ * this->numNodesPerBlade_; j += numLinksperLink_) {
 198       std::string id = "local_link_from_router_"+ std::to_string(i) + "_to_node_" +
 199           std::to_string(j / numLinksperLink_) + "_" + std::to_string(uniqueId);
 200       this->createLink(id, 1, &linkup, &linkdown);
 201
 202       this->routers_[i]->myNodes_[j] = linkup;
 203       if (this->cluster_->sharing_policy == SURF_LINK_SPLITDUPLEX)
 204         this->routers_[i]->myNodes_[j + 1] = linkdown;
 205
 206       uniqueId++;
 207     }
 208   }
 209
 210   // Green links from routers to same chassis routers - alltoall
 211   for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_ * this->numChassisPerGroup_; i++) {
 212     for (unsigned int j = 0; j < this->numBladesPerChassis_; j++) {
 213       for (unsigned int k = j + 1; k < this->numBladesPerChassis_; k++) {
 214         std::string id = "green_link_in_chassis_" + std::to_string(i % numChassisPerGroup_) +"_between_routers_" +
 215             std::to_string(j) + "_and_" + std::to_string(k) + "_" + std::to_string(uniqueId);
 216         this->createLink(id, this->numLinksGreen_, &linkup, &linkdown);
 217
 218         this->routers_[i * numBladesPerChassis_ + j]->greenLinks_[k] = linkup;
 219         this->routers_[i * numBladesPerChassis_ + k]->greenLinks_[j] = linkdown;
 220         uniqueId++;
 221       }
 222     }
 223   }
 224
 225   // Black links from routers to same group routers - alltoall
 226   for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_; i++) {
 227     for (unsigned int j = 0; j < this->numChassisPerGroup_; j++) {
 228       for (unsigned int k = j + 1; k < this->numChassisPerGroup_; k++) {
 229         for (unsigned int l = 0; l < this->numBladesPerChassis_; l++) {
 230           std::string id = "black_link_in_group_" + std::to_string(i) + "_between_chassis_" + std::to_string(j) +
 231               "_and_" + std::to_string(k) +"_blade_" + std::to_string(l) + "_" + std::to_string(uniqueId);
 232           this->createLink(id, this->numLinksBlack_, &linkup, &linkdown);
 233
 234           this->routers_[i * numBladesPerChassis_ * numChassisPerGroup_ + j * numBladesPerChassis_ + l]
 235               ->blackLinks_[k] = linkup;
 236           this->routers_[i * numBladesPerChassis_ * numChassisPerGroup_ + k * numBladesPerChassis_ + l]
 237               ->blackLinks_[j] = linkdown;
 238           uniqueId++;
 239         }
 240       }
 241     }
 242   }
 243
 244   // Blue links between groups - Not all routers involved, only one per group is linked to others. Let's say router n of
 245   // each group is linked to group n.
 246   // FIXME: in reality blue links may be attached to several different routers
 247   for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_; i++) {
 248     for (unsigned int j = i + 1; j < this->numGroups_; j++) {
 249       unsigned int routernumi                = i * numBladesPerChassis_ * numChassisPerGroup_ + j;
 250       unsigned int routernumj                = j * numBladesPerChassis_ * numChassisPerGroup_ + i;
 251       this->routers_[routernumi]->blueLinks_ = new surf::LinkImpl*;
 252       this->routers_[routernumj]->blueLinks_ = new surf::LinkImpl*;
 253       std::string id = "blue_link_between_group_"+ std::to_string(i) +"_and_" + std::to_string(j) +"_routers_" +
 254           std::to_string(routernumi) + "_and_" + std::to_string(routernumj) + "_" + std::to_string(uniqueId);
 255       this->createLink(id, this->numLinksBlue_, &linkup, &linkdown);
 256
 257       this->routers_[routernumi]->blueLinks_[0] = linkup;
 258       this->routers_[routernumj]->blueLinks_[0] = linkdown;
 259       uniqueId++;
 260     }
 261   }
 262 }
 263
 264 void DragonflyZone::getLocalRoute(NetPoint* src, NetPoint* dst, RouteCreationArgs* route, double* latency)
 265 {
 266   // Minimal routing version.
 267   // TODO : non-minimal random one, and adaptive ?
 268
 269   if (dst->isRouter() || src->isRouter())
 270     return;
 271
 272   XBT_VERB("dragonfly getLocalRoute from '%s'[%u] to '%s'[%u]", src->getCname(), src->id(), dst->getCname(), dst->id());
 273
 274   if ((src->id() == dst->id()) && hasLoopback_) {
 275     std::pair<surf::LinkImpl*, surf::LinkImpl*> info = privateLinks_.at(nodePosition(src->id()));
 276
 277     route->link_list.push_back(info.first);
 278     if (latency)
 279       *latency += info.first->latency();
 280     return;
 281   }
 282
 283   unsigned int myCoords[4];
 284   rankId_to_coords(src->id(), &myCoords);
 285   unsigned int targetCoords[4];
 286   rankId_to_coords(dst->id(), &targetCoords);
 287   XBT_DEBUG("src : %u group, %u chassis, %u blade, %u node", myCoords[0], myCoords[1], myCoords[2], myCoords[3]);
 288   XBT_DEBUG("dst : %u group, %u chassis, %u blade, %u node", targetCoords[0], targetCoords[1], targetCoords[2],
 289             targetCoords[3]);
 290
 291   DragonflyRouter* myRouter = routers_[myCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) +
 292                                        myCoords[1] * numBladesPerChassis_ + myCoords[2]];
 293   DragonflyRouter* targetRouter = routers_[targetCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) +
 294                                            targetCoords[1] * numBladesPerChassis_ + targetCoords[2]];
 295   DragonflyRouter* currentRouter = myRouter;
 296
 297   // node->router local link
 298   route->link_list.push_back(myRouter->myNodes_[myCoords[3] * numLinksperLink_]);
 299   if (latency)
 300     *latency += myRouter->myNodes_[myCoords[3] * numLinksperLink_]->latency();
 301
 302   if (hasLimiter_) { // limiter for sender
 303     std::pair<surf::LinkImpl*, surf::LinkImpl*> info = privateLinks_.at(nodePositionWithLoopback(src->id()));
 304     route->link_list.push_back(info.first);
 305   }
 306
 307   if (targetRouter != myRouter) {
 308
 309     // are we on a different group ?
 310     if (targetRouter->group_ != currentRouter->group_) {
 311       // go to the router of our group connected to this one.
 312       if (currentRouter->blade_ != targetCoords[0]) {
 313         // go to the nth router in our chassis
 314         route->link_list.push_back(currentRouter->greenLinks_[targetCoords[0]]);
 315         if (latency)
 316           *latency += currentRouter->greenLinks_[targetCoords[0]]->latency();
 317         currentRouter = routers_[myCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) +
 318                                  myCoords[1] * numBladesPerChassis_ + targetCoords[0]];
 319       }
 320
 321       if (currentRouter->chassis_ != 0) {
 322         // go to the first chassis of our group
 323         route->link_list.push_back(currentRouter->blackLinks_[0]);
 324         if (latency)
 325           *latency += currentRouter->blackLinks_[0]->latency();
 326         currentRouter = routers_[myCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) + targetCoords[0]];
 327       }
 328
 329       // go to destination group - the only optical hop
 330       route->link_list.push_back(currentRouter->blueLinks_[0]);
 331       if (latency)
 332         *latency += currentRouter->blueLinks_[0]->latency();
 333       currentRouter = routers_[targetCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) + myCoords[0]];
 334     }
 335
 336     // same group, but same blade ?
 337     if (targetRouter->blade_ != currentRouter->blade_) {
 338       route->link_list.push_back(currentRouter->greenLinks_[targetCoords[2]]);
 339       if (latency)
 340         *latency += currentRouter->greenLinks_[targetCoords[2]]->latency();
 341       currentRouter = routers_[targetCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) + targetCoords[2]];
 342     }
 343
 344     // same blade, but same chassis ?
 345     if (targetRouter->chassis_ != currentRouter->chassis_) {
 346       route->link_list.push_back(currentRouter->blackLinks_[targetCoords[1]]);
 347       if (latency)
 348         *latency += currentRouter->blackLinks_[targetCoords[1]]->latency();
 349     }
 350   }
 351
 352   if (hasLimiter_) { // limiter for receiver
 353     std::pair<surf::LinkImpl*, surf::LinkImpl*> info = privateLinks_.at(nodePositionWithLoopback(dst->id()));
 354     route->link_list.push_back(info.first);
 355   }
 356
 357   // router->node local link
 358   route->link_list.push_back(targetRouter->myNodes_[targetCoords[3] * numLinksperLink_ + numLinksperLink_ - 1]);
 359   if (latency)
 360     *latency += targetRouter->myNodes_[targetCoords[3] * numLinksperLink_ + numLinksperLink_ - 1]->latency();
 361 }
 362 }
 363 }
 364 } // namespace