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