src/smpi/colls/bcast/bcast-arrival-pattern-aware.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
   9 static int bcast_NTSL_segment_size_in_byte = 8192;
  10
  11 #define HEADER_SIZE 1024
  12 #define MAX_NODE 1024
  13
  14 namespace simgrid{
  15 namespace smpi{
  16 /* Non-topology-specific pipelined linear-bcast function */
  17 int bcast__arrival_pattern_aware(void *buf, int count,
  18                                  MPI_Datatype datatype, int root,
  19                                  MPI_Comm comm)
  20 {
  21   int tag = -COLL_TAG_BCAST;
  22   MPI_Status status;
  23   MPI_Request request;
  24
  25   MPI_Status temp_status_array[MAX_NODE];
  26
  27   int rank, size;
  28   int i, j;
  29
  30   int sent_count;
  31   int header_index;
  32   int flag_array[MAX_NODE];
  33   int already_sent[MAX_NODE];
  34   int to_clean[MAX_NODE];
  35   int header_buf[HEADER_SIZE];
  36   char temp_buf[MAX_NODE];
  37
  38   MPI_Aint extent;
  39   extent = datatype->get_extent();
  40
  41   /* destination */
  42   int to;
  43
  44
  45
  46   rank = comm->rank();
  47   size = comm->size();
  48
  49
  50   /* segment is segment size in number of elements (not bytes) */
  51   int segment = bcast_NTSL_segment_size_in_byte / extent;
  52   segment =  segment == 0 ? 1 :segment;
  53   /* pipeline length */
  54   int pipe_length = count / segment;
  55
  56   /* use for buffer offset for sending and receiving data = segment size in byte */
  57   int increment = segment * extent;
  58
  59   /* if the input size is not divisible by segment size =>
  60      the small remainder will be done with native implementation */
  61   int remainder = count % segment;
  62
  63   /* if root is not zero send to rank zero first
  64      this can be modified to make it faster by using logical src, dst.
  65    */
  66   if (root != 0) {
  67     if (rank == root) {
  68       Request::send(buf, count, datatype, 0, tag, comm);
  69     } else if (rank == 0) {
  70       Request::recv(buf, count, datatype, root, tag, comm, &status);
  71     }
  72   }
  73
  74   /* value == 0 means root has not send data (or header) to the node yet */
  75   for (i = 0; i < MAX_NODE; i++) {
  76     already_sent[i] = 0;
  77     to_clean[i] = 0;
  78   }
  79
  80   /* when a message is smaller than a block size => no pipeline */
  81   if (count <= segment) {
  82     if (rank == 0) {
  83       sent_count = 0;
  84
  85       while (sent_count < (size - 1)) {
  86         for (i = 1; i < size; i++) {
  87           Request::iprobe(i, MPI_ANY_TAG, comm, &flag_array[i],
  88                      MPI_STATUSES_IGNORE);
  89         }
  90
  91         header_index = 0;
  92         /* recv 1-byte message */
  93         for (i = 1; i < size; i++) {
  94
  95           /* message arrive */
  96           if ((flag_array[i] == 1) && (already_sent[i] == 0)) {
  97             Request::recv(temp_buf, 1, MPI_CHAR, i, tag, comm, &status);
  98             header_buf[header_index] = i;
  99             header_index++;
 100             sent_count++;
 101
 102             /* will send in the next step */
 103             already_sent[i] = 1;
 104           }
 105         }
 106
 107         /* send header followed by data */
 108         if (header_index != 0) {
 109           header_buf[header_index] = -1;
 110           to = header_buf[0];
 111           Request::send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, to, tag, comm);
 112           Request::send(buf, count, datatype, to, tag, comm);
 113         }
 114
 115         /* randomly MPI_Send to one */
 116         else {
 117           /* search for the first node that never received data before */
 118           for (i = 1; i < size; i++) {
 119             if (already_sent[i] == 0) {
 120               header_buf[0] = i;
 121               header_buf[1] = -1;
 122               Request::send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, i, tag, comm);
 123               Request::send(buf, count, datatype, i, tag, comm);
 124               already_sent[i] = 1;
 125               sent_count++;
 126               break;
 127             }
 128           }
 129         }
 130
 131
 132       }                         /* while loop */
 133     }
 134
 135     /* non-root */
 136     else {
 137
 138       /* send 1-byte message to root */
 139       Request::send(temp_buf, 1, MPI_CHAR, 0, tag, comm);
 140
 141       /* wait for header and data, forward when required */
 142       Request::recv(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, MPI_ANY_SOURCE, tag, comm,
 143                &status);
 144       Request::recv(buf, count, datatype, MPI_ANY_SOURCE, tag, comm, &status);
 145
 146       /* search for where it is */
 147       int myordering = 0;
 148       while (rank != header_buf[myordering]) {
 149         myordering++;
 150       }
 151
 152       /* send header followed by data */
 153       if (header_buf[myordering + 1] != -1) {
 154         Request::send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, header_buf[myordering + 1],
 155                  tag, comm);
 156         Request::send(buf, count, datatype, header_buf[myordering + 1], tag, comm);
 157       }
 158     }
 159   }
 160   /* pipeline bcast */
 161   else {
 162     auto* send_request_array = new MPI_Request[size + pipe_length];
 163     auto* recv_request_array = new MPI_Request[size + pipe_length];
 164     auto* send_status_array  = new MPI_Status[size + pipe_length];
 165     auto* recv_status_array  = new MPI_Status[size + pipe_length];
 166
 167     if (rank == 0) {
 168       //double start2 = MPI_Wtime();
 169       sent_count = 0;
 170       //int iteration = 0;
 171       while (sent_count < (size - 1)) {
 172         //iteration++;
 173         //start = MPI_Wtime();
 174         for (i = 1; i < size; i++) {
 175           Request::iprobe(i, MPI_ANY_TAG, comm, &flag_array[i],
 176                      &temp_status_array[i]);
 177         }
 178         //total = MPI_Wtime() - start;
 179         //total *= 1000;
 180         //printf("Iprobe time = %.2f\n",total);
 181         header_index = 0;
 182
 183         MPI_Wtime();
 184         /* recv 1-byte message */
 185         for (i = 1; i < size; i++) {
 186           /* message arrive */
 187           if ((flag_array[i] == 1) && (already_sent[i] == 0)) {
 188             Request::recv(&temp_buf[i], 1, MPI_CHAR, i, tag, comm,
 189                      &status);
 190             header_buf[header_index] = i;
 191             header_index++;
 192             sent_count++;
 193
 194             /* will send in the next step */
 195             already_sent[i] = 1;
 196           }
 197         }
 198         //total = MPI_Wtime() - start;
 199         //total *= 1000;
 200         //printf("Recv 1-byte time = %.2f\n",total);
 201
 202         /*
 203            if (header_index != 0) {
 204            printf("header index = %d node = ",header_index);
 205            for (i=0;i<header_index;i++) {
 206            printf("%d ",header_buf[i]);
 207            }
 208            printf("\n");
 209            }
 210          */
 211
 212         /* send header followed by data */
 213         if (header_index != 0) {
 214           header_buf[header_index] = -1;
 215           to = header_buf[0];
 216
 217           //start = MPI_Wtime();
 218
 219           /* send header */
 220           Request::send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, to, tag, comm);
 221
 222           //total = MPI_Wtime() - start;
 223           //total *= 1000;
 224           //printf("\tSend header to %d time = %.2f\n",to,total);
 225
 226           //start = MPI_Wtime();
 227
 228           /* send data - non-pipeline case */
 229
 230           if (0 == 1) {
 231             //if (header_index == 1) {
 232             Request::send(buf, count, datatype, to, tag, comm);
 233           }
 234
 235
 236           /* send data - pipeline */
 237           else {
 238             for (i = 0; i < pipe_length; i++) {
 239               Request::send((char *)buf + (i * increment), segment, datatype, to, tag, comm);
 240             }
 241             //Request::waitall((pipe_length), send_request_array, send_status_array);
 242           }
 243           //total = MPI_Wtime() - start;
 244           //total *= 1000;
 245           //printf("\tSend data to %d time = %.2f\n",to,total);
 246
 247         }
 248
 249
 250
 251         /* randomly MPI_Send to one node */
 252         else {
 253           /* search for the first node that never received data before */
 254           for (i = 1; i < size; i++) {
 255             if (already_sent[i] == 0) {
 256               header_buf[0] = i;
 257               header_buf[1] = -1;
 258               to = i;
 259
 260               //start = MPI_Wtime();
 261               Request::send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, to, tag, comm);
 262
 263               /* still need to chop data so that we can use the same non-root code */
 264               for (j = 0; j < pipe_length; j++) {
 265                 Request::send((char *)buf + (j * increment), segment, datatype, to, tag,
 266                          comm);
 267               }
 268
 269               //Request::send(buf,count,datatype,to,tag,comm);
 270               //Request::wait(&request,MPI_STATUS_IGNORE);
 271
 272               //total = MPI_Wtime() - start;
 273               //total *= 1000;
 274               //printf("SEND TO SINGLE node %d time = %.2f\n",i,total);
 275
 276
 277               already_sent[i] = 1;
 278               to_clean[i]=1;
 279               sent_count++;
 280               break;
 281             }
 282           }
 283         }
 284
 285       }                         /* while loop */
 286
 287       for(i=0; i<size; i++)
 288         if(to_clean[i]!=0)Request::recv(&temp_buf[i], 1, MPI_CHAR, i, tag, comm,
 289                      &status);
 290       //total = MPI_Wtime() - start2;
 291       //total *= 1000;
 292       //printf("Node zero iter = %d time = %.2f\n",iteration,total);
 293     }
 294
 295     /* rank 0 */
 296     /* none root */
 297     else {
 298       /* send 1-byte message to root */
 299       Request::send(temp_buf, 1, MPI_CHAR, 0, tag, comm);
 300
 301       /* wait for header forward when required */
 302       request = Request::irecv(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, MPI_ANY_SOURCE, tag, comm);
 303       Request::wait(&request, MPI_STATUS_IGNORE);
 304
 305       /* search for where it is */
 306       int myordering = 0;
 307       while (rank != header_buf[myordering]) {
 308         myordering++;
 309       }
 310
 311       /* send header when required */
 312       if (header_buf[myordering + 1] != -1) {
 313         Request::send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, header_buf[myordering + 1],
 314                  tag, comm);
 315       }
 316
 317       /* receive data */
 318
 319       if (0 == -1) {
 320         //if (header_buf[1] == -1) {
 321         request = Request::irecv(buf, count, datatype, 0, tag, comm);
 322         Request::wait(&request, MPI_STATUS_IGNORE);
 323         //printf("\t\tnode %d ordering = %d receive data from root\n",rank,myordering);
 324       } else {
 325         for (i = 0; i < pipe_length; i++) {
 326           recv_request_array[i] = Request::irecv((char *)buf + (i * increment), segment, datatype, MPI_ANY_SOURCE,
 327                                                  tag, comm);
 328         }
 329       }
 330
 331       /* send data */
 332       if (header_buf[myordering + 1] != -1) {
 333         for (i = 0; i < pipe_length; i++) {
 334           Request::wait(&recv_request_array[i], MPI_STATUS_IGNORE);
 335           send_request_array[i] = Request::isend((char *)buf + (i * increment), segment, datatype,
 336                     header_buf[myordering + 1], tag, comm);
 337         }
 338         Request::waitall((pipe_length), send_request_array, send_status_array);
 339       }else{
 340           Request::waitall(pipe_length, recv_request_array, recv_status_array);
 341           }
 342
 343     }
 344
 345     delete[] send_request_array;
 346     delete[] recv_request_array;
 347     delete[] send_status_array;
 348     delete[] recv_status_array;
 349   }                             /* end pipeline */
 350
 351   /* when count is not divisible by block size, use default BCAST for the remainder */
 352   if ((remainder != 0) && (count > segment)) {
 353     XBT_WARN("MPI_bcast_arrival_pattern_aware use default MPI_bcast.");
 354     colls::bcast((char*)buf + (pipe_length * increment), remainder, datatype, root, comm);
 355   }
 356
 357   return MPI_SUCCESS;
 358 }
 359
 360 }
 361 }