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

   1 #include "colls.h"
   2 //#include <star-reduction.c>
   3
   4 int reduce_arrival_pattern_aware_segment_size_in_byte = 8192;
   5
   6 #ifndef HEADER_SIZE
   7 #define HEADER_SIZE 1024
   8 #endif
   9
  10 #ifndef MAX_NODE
  11 #define MAX_NODE 1024
  12 #endif
  13
  14 /* Non-topology-specific pipelined linear-reduce function */
  15 int smpi_coll_tuned_reduce_arrival_pattern_aware(void *buf, void *rbuf,
  16                                                  int count,
  17                                                  MPI_Datatype datatype,
  18                                                  MPI_Op op, int root,
  19                                                  MPI_Comm comm)
  20 {
  21   int rank;
  22   MPI_Comm_rank(comm, &rank);
  23
  24   int tag = 50;
  25   MPI_Status status;
  26   MPI_Request request;
  27   MPI_Request *send_request_array;
  28   MPI_Request *recv_request_array;
  29   MPI_Status *send_status_array;
  30   MPI_Status *recv_status_array;
  31
  32   MPI_Status temp_status_array[MAX_NODE];
  33
  34   int size;
  35   int i;
  36
  37   int sent_count;
  38   int header_index;
  39   int flag_array[MAX_NODE];
  40   int already_received[MAX_NODE];
  41
  42   int header_buf[HEADER_SIZE];
  43   char temp_buf[MAX_NODE];
  44
  45   MPI_Aint extent;
  46   MPI_Type_extent(datatype, &extent);
  47
  48   /* source and destination */
  49   int to, from;
  50
  51   MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);
  52   MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size);
  53
  54
  55   /* segment is segment size in number of elements (not bytes) */
  56   int segment = reduce_arrival_pattern_aware_segment_size_in_byte / extent;
  57
  58   /* pipeline length */
  59   int pipe_length = count / segment;
  60
  61   /* use for buffer offset for sending and receiving data = segment size in byte */
  62   int increment = segment * extent;
  63
  64   /* if the input size is not divisible by segment size =>
  65      the small remainder will be done with native implementation */
  66   int remainder = count % segment;
  67
  68
  69   /* value == 0 means root has not send data (or header) to the node yet */
  70   for (i = 0; i < MAX_NODE; i++) {
  71     already_received[i] = 0;
  72   }
  73
  74   char *tmp_buf;
  75   tmp_buf = (char *) malloc(count * extent);
  76
  77   MPI_Sendrecv(buf, count, datatype, rank, tag, rbuf, count, datatype, rank,
  78                tag, comm, &status);
  79
  80
  81
  82   /* when a message is smaller than a block size => no pipeline */
  83   if (count <= segment) {
  84
  85     if (rank == 0) {
  86       sent_count = 0;
  87
  88       while (sent_count < (size - 1)) {
  89
  90         for (i = 1; i < size; i++) {
  91           if (already_received[i] == 0)
  92             MPI_Iprobe(i, MPI_ANY_TAG, MPI_COMM_WORLD, &flag_array[i],
  93                        MPI_STATUSES_IGNORE);
  94         }
  95
  96         header_index = 0;
  97         /* recv 1-byte message */
  98         for (i = 0; i < size; i++) {
  99           if (i == rank)
 100             continue;
 101
 102           /* 1-byte message arrive */
 103           if ((flag_array[i] == 1) && (already_received[i] == 0)) {
 104             MPI_Recv(temp_buf, 1, MPI_CHAR, i, tag, MPI_COMM_WORLD, &status);
 105             header_buf[header_index] = i;
 106             header_index++;
 107             sent_count++;
 108
 109
 110             //printf("root send to %d recv from %d : data = ",to,from);
 111             /*
 112                for (i=0;i<=header_index;i++) {
 113                printf("%d ",header_buf[i]);
 114                }
 115                printf("\n");
 116              */
 117             /* will receive in the next step */
 118             already_received[i] = 1;
 119           }
 120         }
 121
 122         /* send header followed by receive and reduce data */
 123         if (header_index != 0) {
 124           header_buf[header_index] = -1;
 125           to = header_buf[0];
 126           from = header_buf[header_index - 1];
 127
 128           MPI_Send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, to, tag, comm);
 129           MPI_Recv(tmp_buf, count, datatype, from, tag, comm, &status);
 130           star_reduction(op, tmp_buf, rbuf, &count, &datatype);
 131         }
 132       }                         /* while loop */
 133     }
 134
 135     /* root */
 136     /* non-root */
 137     else {
 138
 139       /* send 1-byte message to root */
 140       MPI_Send(temp_buf, 1, MPI_CHAR, 0, tag, comm);
 141
 142       /* wait for header and data, forward when required */
 143       MPI_Recv(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, MPI_ANY_SOURCE, tag, comm,
 144                &status);
 145       //      MPI_Recv(buf,count,datatype,MPI_ANY_SOURCE,tag,comm,&status);
 146
 147       /* search for where it is */
 148       int myordering = 0;
 149       while (rank != header_buf[myordering]) {
 150         myordering++;
 151       }
 152
 153       /* forward header */
 154       if (header_buf[myordering + 1] != -1) {
 155         MPI_Send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, header_buf[myordering + 1],
 156                  tag, comm);
 157       }
 158       //printf("node %d ordering %d\n",rank,myordering);
 159
 160       /* receive, reduce, and forward data */
 161
 162       /* send only */
 163       if (myordering == 0) {
 164         if (header_buf[myordering + 1] == -1) {
 165           to = 0;
 166         } else {
 167           to = header_buf[myordering + 1];
 168         }
 169         MPI_Send(rbuf, count, datatype, to, tag, comm);
 170       }
 171
 172       /* recv, reduce, send */
 173       else {
 174         if (header_buf[myordering + 1] == -1) {
 175           to = 0;
 176         } else {
 177           to = header_buf[myordering + 1];
 178         }
 179         from = header_buf[myordering - 1];
 180         MPI_Recv(tmp_buf, count, datatype, header_buf[myordering - 1], tag,
 181                  comm, &status);
 182         star_reduction(op, tmp_buf, rbuf, &count, &datatype);
 183         MPI_Send(rbuf, count, datatype, to, tag, comm);
 184       }
 185     }                           /* non-root */
 186   }
 187   /* pipeline bcast */
 188   else {
 189     //    printf("node %d start\n",rank);
 190
 191     send_request_array =
 192         (MPI_Request *) malloc((size + pipe_length) * sizeof(MPI_Request));
 193     recv_request_array =
 194         (MPI_Request *) malloc((size + pipe_length) * sizeof(MPI_Request));
 195     send_status_array =
 196         (MPI_Status *) malloc((size + pipe_length) * sizeof(MPI_Status));
 197     recv_status_array =
 198         (MPI_Status *) malloc((size + pipe_length) * sizeof(MPI_Status));
 199
 200     if (rank == 0) {
 201       sent_count = 0;
 202
 203       int will_send[MAX_NODE];
 204       for (i = 0; i < MAX_NODE; i++)
 205         will_send[i] = 0;
 206
 207       /* loop until all data are received (sent) */
 208       while (sent_count < (size - 1)) {
 209         int k;
 210         for (k = 0; k < 1; k++) {
 211           for (i = 1; i < size; i++) {
 212             //if (i == rank)
 213             //continue;
 214             if ((already_received[i] == 0) && (will_send[i] == 0)) {
 215               MPI_Iprobe(i, MPI_ANY_TAG, MPI_COMM_WORLD, &flag_array[i],
 216                          &temp_status_array[i]);
 217               if (flag_array[i] == 1) {
 218                 will_send[i] = 1;
 219                 MPI_Recv(&temp_buf[i], 1, MPI_CHAR, i, tag, MPI_COMM_WORLD,
 220                          &status);
 221                 //printf("recv from %d\n",i);
 222                 i = 1;
 223               }
 224             }
 225           }
 226         }                       /* end of probing */
 227
 228         header_index = 0;
 229
 230         /* recv 1-byte message */
 231         for (i = 1; i < size; i++) {
 232           //if (i==rank)
 233           //continue;
 234           /* message arrived in this round (put in the header) */
 235           if ((will_send[i] == 1) && (already_received[i] == 0)) {
 236             header_buf[header_index] = i;
 237             header_index++;
 238             sent_count++;
 239
 240             /* will send in the next step */
 241             already_received[i] = 1;
 242           }
 243         }
 244
 245         /* send header followed by data */
 246         if (header_index != 0) {
 247           header_buf[header_index] = -1;
 248           to = header_buf[0];
 249
 250           /* send header */
 251           MPI_Send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, to, tag, comm);
 252
 253           /* recv data - pipeline */
 254           from = header_buf[header_index - 1];
 255           for (i = 0; i < pipe_length; i++) {
 256             MPI_Recv(tmp_buf + (i * increment), segment, datatype, from, tag,
 257                      comm, &status);
 258             star_reduction(op, tmp_buf + (i * increment),
 259                            (char *)rbuf + (i * increment), &segment, &datatype);
 260           }
 261         }
 262       }                         /* while loop (sent_count < size-1 ) */
 263     }
 264
 265     /* root */
 266     /* none root */
 267     else {
 268       /* send 1-byte message to root */
 269       MPI_Send(temp_buf, 1, MPI_CHAR, 0, tag, comm);
 270
 271
 272       /* wait for header forward when required */
 273       MPI_Irecv(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, MPI_ANY_SOURCE, tag, comm,
 274                 &request);
 275       MPI_Wait(&request, MPI_STATUS_IGNORE);
 276
 277       /* search for where it is */
 278       int myordering = 0;
 279
 280       while (rank != header_buf[myordering]) {
 281         myordering++;
 282       }
 283
 284       /* send header when required */
 285       if (header_buf[myordering + 1] != -1) {
 286         MPI_Send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, header_buf[myordering + 1],
 287                  tag, comm);
 288       }
 289
 290       /* (receive, reduce), and send data */
 291       if (header_buf[myordering + 1] == -1) {
 292         to = 0;
 293       } else {
 294         to = header_buf[myordering + 1];
 295       }
 296
 297       /* send only */
 298       if (myordering == 0) {
 299         for (i = 0; i < pipe_length; i++) {
 300           MPI_Isend((char *)rbuf + (i * increment), segment, datatype, to, tag, comm,
 301                     &send_request_array[i]);
 302         }
 303         MPI_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           MPI_Irecv(tmp_buf + (i * increment), segment, datatype, from, tag,
 311                     comm, &recv_request_array[i]);
 312         }
 313         for (i = 0; i < pipe_length; i++) {
 314           MPI_Wait(&recv_request_array[i], MPI_STATUS_IGNORE);
 315           star_reduction(op, tmp_buf + (i * increment), (char *)rbuf + (i * increment),
 316                          &segment, &datatype);
 317           MPI_Isend((char *)rbuf + (i * increment), segment, datatype, to, tag, comm,
 318                     &send_request_array[i]);
 319         }
 320         MPI_Waitall((pipe_length), send_request_array, send_status_array);
 321       }
 322     }                           /* non-root */
 323
 324
 325
 326
 327     free(send_request_array);
 328     free(recv_request_array);
 329     free(send_status_array);
 330     free(recv_status_array);
 331
 332     //printf("node %d done\n",rank);
 333   }                             /* end pipeline */
 334
 335
 336   /* if root is not zero send root after finished
 337      this can be modified to make it faster by using logical src, dst.
 338    */
 339   if (root != 0) {
 340     if (rank == 0) {
 341       MPI_Send(rbuf, count, datatype, root, tag, comm);
 342     } else if (rank == root) {
 343       MPI_Recv(rbuf, count, datatype, 0, tag, comm, &status);
 344     }
 345   }
 346
 347
 348   /* when count is not divisible by block size, use default BCAST for the remainder */
 349   if ((remainder != 0) && (count > segment)) {
 350     MPI_Reduce((char *)buf + (pipe_length * increment),
 351                (char *)rbuf + (pipe_length * increment), remainder, datatype, op, root,
 352                comm);
 353   }
 354
 355   free(tmp_buf);
 356
 357   return MPI_SUCCESS;
 358 }