src/smpi/colls/reduce/reduce-arrival-pattern-aware.cpp

   1 /* Copyright (c) 2013-2019. The SimGrid Team.
   2  * All rights reserved.                                                     */
   3
   4 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   5  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
   6
   7 #include "../colls_private.hpp"
   8 //#include <star-reduction.c>
   9
  10 int reduce_arrival_pattern_aware_segment_size_in_byte = 8192;
  11
  12 #ifndef HEADER_SIZE
  13 #define HEADER_SIZE 1024
  14 #endif
  15
  16 #ifndef MAX_NODE
  17 #define MAX_NODE 1024
  18 #endif
  19 namespace simgrid{
  20 namespace smpi{
  21 /* Non-topology-specific pipelined linear-reduce function */
  22 int Coll_reduce_arrival_pattern_aware::reduce(void *buf, void *rbuf,
  23                                                  int count,
  24                                                  MPI_Datatype datatype,
  25                                                  MPI_Op op, int root,
  26                                                  MPI_Comm comm)
  27 {
  28   int rank = comm->rank();
  29   int tag = -COLL_TAG_REDUCE;
  30   MPI_Status status;
  31   MPI_Request request;
  32   MPI_Request *send_request_array;
  33   MPI_Request *recv_request_array;
  34   MPI_Status *send_status_array;
  35   MPI_Status *recv_status_array;
  36
  37   MPI_Status temp_status_array[MAX_NODE];
  38
  39   int size = comm->size();
  40   int i;
  41
  42   int sent_count;
  43   int header_index;
  44   int flag_array[MAX_NODE];
  45   int already_received[MAX_NODE];
  46
  47   int header_buf[HEADER_SIZE];
  48   char temp_buf[MAX_NODE];
  49
  50   MPI_Aint extent, lb;
  51   datatype->extent(&lb, &extent);
  52
  53   /* source and destination */
  54   int to, from;
  55
  56   /* segment is segment size in number of elements (not bytes) */
  57   int segment = reduce_arrival_pattern_aware_segment_size_in_byte / extent;
  58
  59   /* pipeline length */
  60   int pipe_length = count / segment;
  61
  62   /* use for buffer offset for sending and receiving data = segment size in byte */
  63   int increment = segment * extent;
  64
  65   /* if the input size is not divisible by segment size =>
  66      the small remainder will be done with native implementation */
  67   int remainder = count % segment;
  68
  69
  70   /* value == 0 means root has not send data (or header) to the node yet */
  71   for (i = 0; i < MAX_NODE; i++) {
  72     already_received[i] = 0;
  73   }
  74
  75   char *tmp_buf;
  76   tmp_buf = (char *) smpi_get_tmp_sendbuffer(count * extent);
  77
  78   Request::sendrecv(buf, count, datatype, rank, tag, rbuf, count, datatype, rank,
  79                tag, comm, &status);
  80
  81
  82
  83   /* when a message is smaller than a block size => no pipeline */
  84   if (count <= segment) {
  85
  86     if (rank == 0) {
  87       sent_count = 0;
  88
  89       while (sent_count < (size - 1)) {
  90
  91         for (i = 1; i < size; i++) {
  92           if (already_received[i] == 0) {
  93             Request::iprobe(i, MPI_ANY_TAG, comm, &flag_array[i],
  94                              MPI_STATUSES_IGNORE);
  95             simcall_process_sleep(0.0001);
  96             }
  97         }
  98
  99         header_index = 0;
 100         /* recv 1-byte message */
 101         for (i = 0; i < size; i++) {
 102           if (i == rank)
 103             continue;
 104
 105           /* 1-byte message arrive */
 106           if ((flag_array[i] == 1) && (already_received[i] == 0)) {
 107             Request::recv(temp_buf, 1, MPI_CHAR, i, tag, comm, &status);
 108             header_buf[header_index] = i;
 109             header_index++;
 110             sent_count++;
 111
 112
 113             //printf("root send to %d recv from %d : data = ",to,from);
 114             /*
 115                for (i=0;i<=header_index;i++) {
 116                printf("%d ",header_buf[i]);
 117                }
 118                printf("\n");
 119              */
 120             /* will receive in the next step */
 121             already_received[i] = 1;
 122           }
 123         }
 124
 125         /* send header followed by receive and reduce data */
 126         if (header_index != 0) {
 127           header_buf[header_index] = -1;
 128           to = header_buf[0];
 129           from = header_buf[header_index - 1];
 130
 131           Request::send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, to, tag, comm);
 132           Request::recv(tmp_buf, count, datatype, from, tag, comm, &status);
 133           if(op!=MPI_OP_NULL) op->apply( tmp_buf, rbuf, &count, datatype);
 134         }
 135       }                         /* while loop */
 136     }
 137
 138     /* root */
 139     /* non-root */
 140     else {
 141
 142       /* send 1-byte message to root */
 143       Request::send(temp_buf, 1, MPI_CHAR, 0, tag, comm);
 144
 145       /* wait for header and data, forward when required */
 146       Request::recv(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, MPI_ANY_SOURCE, tag, comm,
 147                &status);
 148       //      Request::recv(buf,count,datatype,MPI_ANY_SOURCE,tag,comm,&status);
 149
 150       /* search for where it is */
 151       int myordering = 0;
 152       while (rank != header_buf[myordering]) {
 153         myordering++;
 154       }
 155
 156       /* forward header */
 157       if (header_buf[myordering + 1] != -1) {
 158           Request::send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, header_buf[myordering + 1],
 159                  tag, comm);
 160       }
 161       //printf("node %d ordering %d\n",rank,myordering);
 162
 163       /* receive, reduce, and forward data */
 164
 165       /* send only */
 166       if (myordering == 0) {
 167         if (header_buf[myordering + 1] == -1) {
 168           to = 0;
 169         } else {
 170           to = header_buf[myordering + 1];
 171         }
 172         Request::send(rbuf, count, datatype, to, tag, comm);
 173       }
 174
 175       /* recv, reduce, send */
 176       else {
 177         if (header_buf[myordering + 1] == -1) {
 178           to = 0;
 179         } else {
 180           to = header_buf[myordering + 1];
 181         }
 182         from = header_buf[myordering - 1];
 183         Request::recv(tmp_buf, count, datatype, from, tag, comm, &status);
 184         if(op!=MPI_OP_NULL) op->apply( tmp_buf, rbuf, &count, datatype);
 185         Request::send(rbuf, count, datatype, to, tag, comm);
 186       }
 187     }                           /* non-root */
 188   }
 189   /* pipeline bcast */
 190   else {
 191     //    printf("node %d start\n",rank);
 192
 193     send_request_array =
 194         (MPI_Request *) xbt_malloc((size + pipe_length) * sizeof(MPI_Request));
 195     recv_request_array =
 196         (MPI_Request *) xbt_malloc((size + pipe_length) * sizeof(MPI_Request));
 197     send_status_array =
 198         (MPI_Status *) xbt_malloc((size + pipe_length) * sizeof(MPI_Status));
 199     recv_status_array =
 200         (MPI_Status *) xbt_malloc((size + pipe_length) * sizeof(MPI_Status));
 201
 202     if (rank == 0) {
 203       sent_count = 0;
 204
 205       int will_send[MAX_NODE];
 206       for (i = 0; i < MAX_NODE; i++)
 207         will_send[i] = 0;
 208
 209       /* loop until all data are received (sent) */
 210       while (sent_count < (size - 1)) {
 211         int k;
 212         for (k = 0; k < 1; k++) {
 213           for (i = 1; i < size; i++) {
 214             //if (i == rank)
 215             //continue;
 216             if ((already_received[i] == 0) && (will_send[i] == 0)) {
 217                 Request::iprobe(i, MPI_ANY_TAG, comm, &flag_array[i],
 218                          &temp_status_array[i]);
 219               if (flag_array[i] == 1) {
 220                 will_send[i] = 1;
 221                 Request::recv(&temp_buf[i], 1, MPI_CHAR, i, tag, comm,
 222                          &status);
 223                 //printf("recv from %d\n",i);
 224                 i = 1;
 225               }
 226             }
 227           }
 228         }                       /* end of probing */
 229
 230         header_index = 0;
 231
 232         /* recv 1-byte message */
 233         for (i = 1; i < size; i++) {
 234           //if (i==rank)
 235           //continue;
 236           /* message arrived in this round (put in the header) */
 237           if ((will_send[i] == 1) && (already_received[i] == 0)) {
 238             header_buf[header_index] = i;
 239             header_index++;
 240             sent_count++;
 241
 242             /* will send in the next step */
 243             already_received[i] = 1;
 244           }
 245         }
 246
 247         /* send header followed by data */
 248         if (header_index != 0) {
 249           header_buf[header_index] = -1;
 250           to = header_buf[0];
 251
 252           /* send header */
 253           Request::send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, to, tag, comm);
 254
 255           /* recv data - pipeline */
 256           from = header_buf[header_index - 1];
 257           for (i = 0; i < pipe_length; i++) {
 258             Request::recv(tmp_buf + (i * increment), segment, datatype, from, tag,
 259                      comm, &status);
 260             if(op!=MPI_OP_NULL) op->apply( tmp_buf + (i * increment),
 261                            (char *)rbuf + (i * increment), &segment, datatype);
 262           }
 263         }
 264       }                         /* while loop (sent_count < size-1 ) */
 265     }
 266
 267     /* root */
 268     /* none root */
 269     else {
 270       /* send 1-byte message to root */
 271       Request::send(temp_buf, 1, MPI_CHAR, 0, tag, comm);
 272
 273
 274       /* wait for header forward when required */
 275       request=Request::irecv(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, MPI_ANY_SOURCE, tag, comm);
 276       Request::wait(&request, MPI_STATUS_IGNORE);
 277
 278       /* search for where it is */
 279       int myordering = 0;
 280
 281       while (rank != header_buf[myordering]) {
 282         myordering++;
 283       }
 284
 285       /* send header when required */
 286       if (header_buf[myordering + 1] != -1) {
 287           Request::send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, header_buf[myordering + 1],
 288                  tag, comm);
 289       }
 290
 291       /* (receive, reduce), and send data */
 292       if (header_buf[myordering + 1] == -1) {
 293         to = 0;
 294       } else {
 295         to = header_buf[myordering + 1];
 296       }
 297
 298       /* send only */
 299       if (myordering == 0) {
 300         for (i = 0; i < pipe_length; i++) {
 301             send_request_array[i]= Request::isend((char *)rbuf + (i * increment), segment, datatype, to, tag, comm);
 302         }
 303         Request::waitall((pipe_length), send_request_array, send_status_array);
 304       }
 305
 306       /* receive, reduce, and send */
 307       else {
 308         from = header_buf[myordering - 1];
 309         for (i = 0; i < pipe_length; i++) {
 310           recv_request_array[i]=Request::irecv(tmp_buf + (i * increment), segment, datatype, from, tag, comm);
 311         }
 312         for (i = 0; i < pipe_length; i++) {
 313           Request::wait(&recv_request_array[i], MPI_STATUS_IGNORE);
 314           if(op!=MPI_OP_NULL) op->apply( tmp_buf + (i * increment), (char *)rbuf + (i * increment),
 315                          &segment, datatype);
 316           send_request_array[i]=Request::isend((char *)rbuf + (i * increment), segment, datatype, to, tag, comm);
 317         }
 318         Request::waitall((pipe_length), send_request_array, send_status_array);
 319       }
 320     }                           /* non-root */
 321
 322
 323
 324
 325     free(send_request_array);
 326     free(recv_request_array);
 327     free(send_status_array);
 328     free(recv_status_array);
 329
 330     //printf("node %d done\n",rank);
 331   }                             /* end pipeline */
 332
 333
 334   /* if root is not zero send root after finished
 335      this can be modified to make it faster by using logical src, dst.
 336    */
 337   if (root != 0) {
 338     if (rank == 0) {
 339       Request::send(rbuf, count, datatype, root, tag, comm);
 340     } else if (rank == root) {
 341       Request::recv(rbuf, count, datatype, 0, tag, comm, &status);
 342     }
 343   }
 344
 345
 346   /* when count is not divisible by block size, use default BCAST for the remainder */
 347   if ((remainder != 0) && (count > segment)) {
 348     Coll_reduce_default::reduce((char*)buf + (pipe_length * increment), (char*)rbuf + (pipe_length * increment),
 349                                 remainder, datatype, op, root, comm);
 350   }
 351
 352   smpi_free_tmp_buffer(tmp_buf);
 353
 354   return MPI_SUCCESS;
 355 }
 356 }
 357 }