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

   1 /* Copyright (c) 2013-2014. 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.h"
   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
  20 /* Non-topology-specific pipelined linear-reduce function */
  21 int smpi_coll_tuned_reduce_arrival_pattern_aware(void *buf, void *rbuf,
  22                                                  int count,
  23                                                  MPI_Datatype datatype,
  24                                                  MPI_Op op, int root,
  25                                                  MPI_Comm comm)
  26 {
  27   int rank = smpi_comm_rank(comm);
  28   int tag = -COLL_TAG_REDUCE;
  29   MPI_Status status;
  30   MPI_Request request;
  31   MPI_Request *send_request_array;
  32   MPI_Request *recv_request_array;
  33   MPI_Status *send_status_array;
  34   MPI_Status *recv_status_array;
  35
  36   MPI_Status temp_status_array[MAX_NODE];
  37
  38   int size = smpi_comm_size(comm);
  39   int i;
  40
  41   int sent_count;
  42   int header_index;
  43   int flag_array[MAX_NODE];
  44   int already_received[MAX_NODE];
  45
  46   int header_buf[HEADER_SIZE];
  47   char temp_buf[MAX_NODE];
  48
  49   MPI_Aint extent, lb;
  50   smpi_datatype_extent(datatype, &lb, &extent);
  51
  52   /* source and destination */
  53   int to, from;
  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 *) smpi_get_tmp_sendbuffer(count * extent);
  76
  77   smpi_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             smpi_mpi_iprobe(i, MPI_ANY_TAG, comm, &flag_array[i],
  93                              MPI_STATUSES_IGNORE);
  94             simcall_process_sleep(0.0001);
  95             }
  96         }
  97
  98         header_index = 0;
  99         /* recv 1-byte message */
 100         for (i = 0; i < size; i++) {
 101           if (i == rank)
 102             continue;
 103
 104           /* 1-byte message arrive */
 105           if ((flag_array[i] == 1) && (already_received[i] == 0)) {
 106             smpi_mpi_recv(temp_buf, 1, MPI_CHAR, i, tag, comm, &status);
 107             header_buf[header_index] = i;
 108             header_index++;
 109             sent_count++;
 110
 111
 112             //printf("root send to %d recv from %d : data = ",to,from);
 113             /*
 114                for (i=0;i<=header_index;i++) {
 115                printf("%d ",header_buf[i]);
 116                }
 117                printf("\n");
 118              */
 119             /* will receive in the next step */
 120             already_received[i] = 1;
 121           }
 122         }
 123
 124         /* send header followed by receive and reduce data */
 125         if (header_index != 0) {
 126           header_buf[header_index] = -1;
 127           to = header_buf[0];
 128           from = header_buf[header_index - 1];
 129
 130           smpi_mpi_send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, to, tag, comm);
 131           smpi_mpi_recv(tmp_buf, count, datatype, from, tag, comm, &status);
 132           smpi_op_apply(op, tmp_buf, rbuf, &count, &datatype);
 133         }
 134       }                         /* while loop */
 135     }
 136
 137     /* root */
 138     /* non-root */
 139     else {
 140
 141       /* send 1-byte message to root */
 142       smpi_mpi_send(temp_buf, 1, MPI_CHAR, 0, tag, comm);
 143
 144       /* wait for header and data, forward when required */
 145       smpi_mpi_recv(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, MPI_ANY_SOURCE, tag, comm,
 146                &status);
 147       //      smpi_mpi_recv(buf,count,datatype,MPI_ANY_SOURCE,tag,comm,&status);
 148
 149       /* search for where it is */
 150       int myordering = 0;
 151       while (rank != header_buf[myordering]) {
 152         myordering++;
 153       }
 154
 155       /* forward header */
 156       if (header_buf[myordering + 1] != -1) {
 157           smpi_mpi_send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, header_buf[myordering + 1],
 158                  tag, comm);
 159       }
 160       //printf("node %d ordering %d\n",rank,myordering);
 161
 162       /* receive, reduce, and forward data */
 163
 164       /* send only */
 165       if (myordering == 0) {
 166         if (header_buf[myordering + 1] == -1) {
 167           to = 0;
 168         } else {
 169           to = header_buf[myordering + 1];
 170         }
 171         smpi_mpi_send(rbuf, count, datatype, to, tag, comm);
 172       }
 173
 174       /* recv, reduce, send */
 175       else {
 176         if (header_buf[myordering + 1] == -1) {
 177           to = 0;
 178         } else {
 179           to = header_buf[myordering + 1];
 180         }
 181         from = header_buf[myordering - 1];
 182         smpi_mpi_recv(tmp_buf, count, datatype, from, tag, comm, &status);
 183         smpi_op_apply(op, tmp_buf, rbuf, &count, &datatype);
 184         smpi_mpi_send(rbuf, count, datatype, to, tag, comm);
 185       }
 186     }                           /* non-root */
 187   }
 188   /* pipeline bcast */
 189   else {
 190     //    printf("node %d start\n",rank);
 191
 192     send_request_array =
 193         (MPI_Request *) xbt_malloc((size + pipe_length) * sizeof(MPI_Request));
 194     recv_request_array =
 195         (MPI_Request *) xbt_malloc((size + pipe_length) * sizeof(MPI_Request));
 196     send_status_array =
 197         (MPI_Status *) xbt_malloc((size + pipe_length) * sizeof(MPI_Status));
 198     recv_status_array =
 199         (MPI_Status *) xbt_malloc((size + pipe_length) * sizeof(MPI_Status));
 200
 201     if (rank == 0) {
 202       sent_count = 0;
 203
 204       int will_send[MAX_NODE];
 205       for (i = 0; i < MAX_NODE; i++)
 206         will_send[i] = 0;
 207
 208       /* loop until all data are received (sent) */
 209       while (sent_count < (size - 1)) {
 210         int k;
 211         for (k = 0; k < 1; k++) {
 212           for (i = 1; i < size; i++) {
 213             //if (i == rank)
 214             //continue;
 215             if ((already_received[i] == 0) && (will_send[i] == 0)) {
 216                 smpi_mpi_iprobe(i, MPI_ANY_TAG, comm, &flag_array[i],
 217                          &temp_status_array[i]);
 218               if (flag_array[i] == 1) {
 219                 will_send[i] = 1;
 220                 smpi_mpi_recv(&temp_buf[i], 1, MPI_CHAR, i, tag, comm,
 221                          &status);
 222                 //printf("recv from %d\n",i);
 223                 i = 1;
 224               }
 225             }
 226           }
 227         }                       /* end of probing */
 228
 229         header_index = 0;
 230
 231         /* recv 1-byte message */
 232         for (i = 1; i < size; i++) {
 233           //if (i==rank)
 234           //continue;
 235           /* message arrived in this round (put in the header) */
 236           if ((will_send[i] == 1) && (already_received[i] == 0)) {
 237             header_buf[header_index] = i;
 238             header_index++;
 239             sent_count++;
 240
 241             /* will send in the next step */
 242             already_received[i] = 1;
 243           }
 244         }
 245
 246         /* send header followed by data */
 247         if (header_index != 0) {
 248           header_buf[header_index] = -1;
 249           to = header_buf[0];
 250
 251           /* send header */
 252           smpi_mpi_send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, to, tag, comm);
 253
 254           /* recv data - pipeline */
 255           from = header_buf[header_index - 1];
 256           for (i = 0; i < pipe_length; i++) {
 257             smpi_mpi_recv(tmp_buf + (i * increment), segment, datatype, from, tag,
 258                      comm, &status);
 259             smpi_op_apply(op, tmp_buf + (i * increment),
 260                            (char *)rbuf + (i * increment), &segment, &datatype);
 261           }
 262         }
 263       }                         /* while loop (sent_count < size-1 ) */
 264     }
 265
 266     /* root */
 267     /* none root */
 268     else {
 269       /* send 1-byte message to root */
 270       smpi_mpi_send(temp_buf, 1, MPI_CHAR, 0, tag, comm);
 271
 272
 273       /* wait for header forward when required */
 274       request=smpi_mpi_irecv(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, MPI_ANY_SOURCE, tag, comm);
 275       smpi_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           smpi_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             send_request_array[i]= smpi_mpi_isend((char *)rbuf + (i * increment), segment, datatype, to, tag, comm);
 301         }
 302         smpi_mpi_waitall((pipe_length), send_request_array, send_status_array);
 303       }
 304
 305       /* receive, reduce, and send */
 306       else {
 307         from = header_buf[myordering - 1];
 308         for (i = 0; i < pipe_length; i++) {
 309           recv_request_array[i]=smpi_mpi_irecv(tmp_buf + (i * increment), segment, datatype, from, tag, comm);
 310         }
 311         for (i = 0; i < pipe_length; i++) {
 312           smpi_mpi_wait(&recv_request_array[i], MPI_STATUS_IGNORE);
 313           smpi_op_apply(op, tmp_buf + (i * increment), (char *)rbuf + (i * increment),
 314                          &segment, &datatype);
 315           send_request_array[i]=smpi_mpi_isend((char *)rbuf + (i * increment), segment, datatype, to, tag, comm);
 316         }
 317         smpi_mpi_waitall((pipe_length), send_request_array, send_status_array);
 318       }
 319     }                           /* non-root */
 320
 321
 322
 323
 324     free(send_request_array);
 325     free(recv_request_array);
 326     free(send_status_array);
 327     free(recv_status_array);
 328
 329     //printf("node %d done\n",rank);
 330   }                             /* end pipeline */
 331
 332
 333   /* if root is not zero send root after finished
 334      this can be modified to make it faster by using logical src, dst.
 335    */
 336   if (root != 0) {
 337     if (rank == 0) {
 338       smpi_mpi_send(rbuf, count, datatype, root, tag, comm);
 339     } else if (rank == root) {
 340       smpi_mpi_recv(rbuf, count, datatype, 0, tag, comm, &status);
 341     }
 342   }
 343
 344
 345   /* when count is not divisible by block size, use default BCAST for the remainder */
 346   if ((remainder != 0) && (count > segment)) {
 347     smpi_mpi_reduce((char *)buf + (pipe_length * increment),
 348                (char *)rbuf + (pipe_length * increment), remainder, datatype, op, root,
 349                comm);
 350   }
 351
 352   smpi_free_tmp_buffer(tmp_buf);
 353
 354   return MPI_SUCCESS;
 355 }