src/smpi/colls/alltoall/alltoall-3dmesh.cpp

   1 /* Copyright (c) 2013-2021. 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 <cmath>
   9
  10 /*****************************************************************************
  11
  12  * Function: alltoall_3dmesh_shoot
  13
  14  * Return: int
  15
  16  * Inputs:
  17     send_buff: send input buffer
  18     send_count: number of elements to send
  19     send_type: data type of elements being sent
  20     recv_buff: receive output buffer
  21     recv_count: number of elements to received
  22     recv_type: data type of elements being received
  23     comm: communicator
  24
  25  * Descrp: Function realizes the alltoall operation using the 3dmesh
  26            algorithm. It actually performs allgather operation in x dimension,
  27            y dimension, then in z dimension. Each node then extracts the
  28            needed data. The communication in all dimension is simple.
  29
  30  * Author: Ahmad Faraj
  31 ****************************************************************************/
  32
  33 static int alltoall_check_is_3dmesh(int num, int *i, int *j, int *k)
  34 {
  35   int x, max = num / 3;
  36   x = cbrt(num);
  37   *i = *j = *k = 0;
  38   while (x <= max) {
  39     if ((num % (x * x)) == 0) {
  40       *i = *j = x;
  41       *k = num / (x * x);
  42       return 1;
  43     }
  44     x++;
  45   }
  46   return 0;
  47 }
  48 namespace simgrid{
  49 namespace smpi{
  50 int alltoall__3dmesh(const void *send_buff, int send_count,
  51                      MPI_Datatype send_type,
  52                      void *recv_buff, int recv_count,
  53                      MPI_Datatype recv_type, MPI_Comm comm)
  54 {
  55   MPI_Aint extent;
  56   MPI_Status status;
  57   int i, j, src, dst, rank, num_procs, num_reqs, X, Y, Z, block_size, count;
  58   int my_z, two_dsize, my_row_base, my_col_base, my_z_base, src_row_base;
  59   int src_z_base, send_offset, recv_offset, tag = COLL_TAG_ALLTOALL;
  60
  61   rank = comm->rank();
  62   num_procs = comm->size();
  63   extent = send_type->get_extent();
  64
  65   if (not alltoall_check_is_3dmesh(num_procs, &X, &Y, &Z))
  66     return MPI_ERR_OTHER;
  67
  68   num_reqs = X;
  69   if (Y > X)
  70     num_reqs = Y;
  71   if (Z > Y)
  72     num_reqs = Z;
  73
  74   two_dsize = X * Y;
  75   my_z = rank / two_dsize;
  76
  77   my_row_base = (rank / X) * X;
  78   my_col_base = (rank % Y) + (my_z * two_dsize);
  79   my_z_base = my_z * two_dsize;
  80
  81   block_size = extent * send_count;
  82
  83   unsigned char* tmp_buff1 = smpi_get_tmp_sendbuffer(block_size * num_procs * two_dsize);
  84   unsigned char* tmp_buff2 = smpi_get_tmp_recvbuffer(block_size * two_dsize);
  85
  86   auto* statuses       = new MPI_Status[num_reqs];
  87   auto* reqs           = new MPI_Request[num_reqs];
  88   MPI_Request* req_ptr = reqs;
  89
  90   recv_offset = (rank % two_dsize) * block_size * num_procs;
  91
  92   Request::sendrecv(send_buff, send_count * num_procs, send_type, rank, tag,
  93                tmp_buff1 + recv_offset, num_procs * recv_count,
  94                recv_type, rank, tag, comm, &status);
  95
  96   count = send_count * num_procs;
  97
  98   for (i = 0; i < Y; i++) {
  99     src = i + my_row_base;
 100     if (src == rank)
 101       continue;
 102     recv_offset = (src % two_dsize) * block_size * num_procs;
 103     *(req_ptr++) = Request::irecv(tmp_buff1 + recv_offset, count, recv_type, src, tag, comm);
 104   }
 105
 106   for (i = 0; i < Y; i++) {
 107     dst = i + my_row_base;
 108     if (dst == rank)
 109       continue;
 110     Request::send(send_buff, count, send_type, dst, tag, comm);
 111   }
 112
 113   Request::waitall(Y - 1, reqs, statuses);
 114   req_ptr = reqs;
 115
 116
 117   for (i = 0; i < X; i++) {
 118     src = (i * Y + my_col_base);
 119     if (src == rank)
 120       continue;
 121
 122     src_row_base = (src / X) * X;
 123
 124     recv_offset = (src_row_base % two_dsize) * block_size * num_procs;
 125     *(req_ptr++) = Request::irecv(tmp_buff1 + recv_offset, recv_count * num_procs * Y,
 126               recv_type, src, tag, comm);
 127   }
 128
 129   send_offset = (my_row_base % two_dsize) * block_size * num_procs;
 130   for (i = 0; i < X; i++) {
 131     dst = (i * Y + my_col_base);
 132     if (dst == rank)
 133       continue;
 134     Request::send(tmp_buff1 + send_offset, send_count * num_procs * Y, send_type,
 135              dst, tag, comm);
 136   }
 137
 138   Request::waitall(X - 1, reqs, statuses);
 139   req_ptr = reqs;
 140
 141   for (i = 0; i < two_dsize; i++) {
 142     send_offset = (rank * block_size) + (i * block_size * num_procs);
 143     recv_offset = (my_z_base * block_size) + (i * block_size);
 144     Request::sendrecv(tmp_buff1 + send_offset, send_count, send_type, rank, tag,
 145                  (char *) recv_buff + recv_offset, recv_count, recv_type,
 146                  rank, tag, comm, &status);
 147   }
 148
 149   for (i = 1; i < Z; i++) {
 150     src = (rank + i * two_dsize) % num_procs;
 151     src_z_base = (src / two_dsize) * two_dsize;
 152
 153     recv_offset = (src_z_base * block_size);
 154
 155     *(req_ptr++) = Request::irecv((char *) recv_buff + recv_offset, recv_count * two_dsize,
 156               recv_type, src, tag, comm);
 157   }
 158
 159   for (i = 1; i < Z; i++) {
 160     dst = (rank + i * two_dsize) % num_procs;
 161
 162     recv_offset = 0;
 163     for (j = 0; j < two_dsize; j++) {
 164       send_offset = (dst + j * num_procs) * block_size;
 165       Request::sendrecv(tmp_buff1 + send_offset, send_count, send_type,
 166                    rank, tag, tmp_buff2 + recv_offset, recv_count,
 167                    recv_type, rank, tag, comm, &status);
 168
 169       recv_offset += block_size;
 170     }
 171
 172     Request::send(tmp_buff2, send_count * two_dsize, send_type, dst, tag, comm);
 173
 174   }
 175
 176   Request::waitall(Z - 1, reqs, statuses);
 177
 178   delete[] reqs;
 179   delete[] statuses;
 180   smpi_free_tmp_buffer(tmp_buff1);
 181   smpi_free_tmp_buffer(tmp_buff2);
 182   return MPI_SUCCESS;
 183 }
 184 }
 185 }