src/smpi/smpi_comm.c

   1 /* Copyright (c) 2010-2014. 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 <stdlib.h>
   8
   9 #include "private.h"
  10 #include "smpi_mpi_dt_private.h"
  11 #include "limits.h"
  12 #include "simix/smx_private.h"
  13 #include "colls/colls.h"
  14
  15 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(smpi_comm, smpi,
  16                                 "Logging specific to SMPI (comm)");
  17
  18
  19
  20 /* Support for cartesian topology was added, but there are 2 other types of
  21  * topology, graph et dist graph. In order to support them, we have to add a
  22  * field MPIR_Topo_type, and replace the MPI_Topology field by an union. */
  23
  24 typedef struct s_smpi_mpi_communicator {
  25   MPI_Group group;
  26   MPIR_Topo_type topoType;
  27   MPI_Topology topo; // to be replaced by an union
  28   int refcount;
  29   MPI_Comm leaders_comm;//inter-node communicator
  30   MPI_Comm intra_comm;//intra-node communicator . For MPI_COMM_WORLD this can't be used, as var is global.
  31   //use an intracomm stored in the process data instead
  32   int* leaders_map; //who is the leader of each process
  33   int is_uniform;
  34   int* non_uniform_map; //set if smp nodes have a different number of processes allocated
  35   int is_blocked;// are ranks allocated on the same smp node contiguous ?
  36 } s_smpi_mpi_communicator_t;
  37
  38 static int smpi_compare_rankmap(const void *a, const void *b)
  39 {
  40   const int* x = (const int*)a;
  41   const int* y = (const int*)b;
  42
  43   if (x[1] < y[1]) {
  44     return -1;
  45   }
  46   if (x[1] == y[1]) {
  47     if (x[0] < y[0]) {
  48       return -1;
  49     }
  50     if (x[0] == y[0]) {
  51       return 0;
  52     }
  53     return 1;
  54   }
  55   return 1;
  56 }
  57
  58 MPI_Comm smpi_comm_new(MPI_Group group, MPI_Topology topo)
  59 {
  60   MPI_Comm comm;
  61
  62   comm = xbt_new(s_smpi_mpi_communicator_t, 1);
  63   comm->group = group;
  64   smpi_group_use(comm->group);
  65   comm->refcount=1;
  66   comm->topoType = -1;
  67   comm->topo = topo;
  68   comm->intra_comm = MPI_COMM_NULL;
  69   comm->leaders_comm = MPI_COMM_NULL;
  70   comm->is_uniform=1;
  71   comm->non_uniform_map = NULL;
  72   comm->leaders_map = NULL;
  73   comm->is_blocked=0;
  74   return comm;
  75 }
  76
  77 void smpi_comm_destroy(MPI_Comm comm)
  78 {
  79   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
  80     comm = smpi_process_comm_world();
  81   smpi_group_unuse(comm->group);
  82   smpi_topo_destroy(comm->topo); // there's no use count on topos
  83   smpi_comm_unuse(comm);
  84 }
  85
  86 MPI_Group smpi_comm_group(MPI_Comm comm)
  87 {
  88   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
  89     comm = smpi_process_comm_world();
  90
  91   return comm->group;
  92 }
  93
  94 MPI_Topology smpi_comm_topo(MPI_Comm comm) {
  95   if (comm != MPI_COMM_NULL)
  96     return comm->topo;
  97   return NULL;
  98 }
  99
 100 int smpi_comm_size(MPI_Comm comm)
 101 {
 102   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 103     comm = smpi_process_comm_world();
 104
 105   return smpi_group_size(smpi_comm_group(comm));
 106 }
 107
 108 int smpi_comm_rank(MPI_Comm comm)
 109 {
 110   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 111     comm = smpi_process_comm_world();
 112   return smpi_group_rank(smpi_comm_group(comm), smpi_process_index());
 113 }
 114
 115 void smpi_comm_get_name (MPI_Comm comm, char* name, int* len)
 116 {
 117   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 118     comm = smpi_process_comm_world();
 119   if(comm == MPI_COMM_WORLD) {
 120     strcpy(name, "WORLD");
 121     *len = 5;
 122   } else {
 123     *len = snprintf(name, MPI_MAX_NAME_STRING, "%p", comm);
 124   }
 125 }
 126
 127 void smpi_comm_set_leaders_comm(MPI_Comm comm, MPI_Comm leaders){
 128   comm->leaders_comm=leaders;
 129 }
 130
 131 void smpi_comm_set_intra_comm(MPI_Comm comm, MPI_Comm leaders){
 132   comm->intra_comm=leaders;
 133 }
 134
 135 int* smpi_comm_get_non_uniform_map(MPI_Comm comm){
 136   return comm->non_uniform_map;
 137 }
 138
 139 int* smpi_comm_get_leaders_map(MPI_Comm comm){
 140   return comm->leaders_map;
 141 }
 142
 143 MPI_Comm smpi_comm_get_leaders_comm(MPI_Comm comm){
 144   return comm->leaders_comm;
 145 }
 146
 147 MPI_Comm smpi_comm_get_intra_comm(MPI_Comm comm){
 148   if(comm==MPI_COMM_WORLD) return smpi_process_get_comm_intra();
 149   else return comm->intra_comm;
 150 }
 151
 152 int smpi_comm_is_uniform(MPI_Comm comm){
 153   return comm->is_uniform;
 154 }
 155
 156 int smpi_comm_is_blocked(MPI_Comm comm){
 157   return comm->is_blocked;
 158 }
 159
 160 MPI_Comm smpi_comm_split(MPI_Comm comm, int color, int key)
 161 {
 162   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 163     comm = smpi_process_comm_world();
 164   int system_tag = 123;
 165   int index, rank, size, i, j, count, reqs;
 166   int* sendbuf;
 167   int* recvbuf;
 168   int* rankmap;
 169   MPI_Group group, group_root, group_out;
 170   MPI_Request* requests;
 171
 172   group_root = group_out = NULL;
 173   group = smpi_comm_group(comm);
 174   rank = smpi_comm_rank(comm);
 175   size = smpi_comm_size(comm);
 176   /* Gather all colors and keys on rank 0 */
 177   sendbuf = xbt_new(int, 2);
 178   sendbuf[0] = color;
 179   sendbuf[1] = key;
 180   if(rank == 0) {
 181     recvbuf = xbt_new(int, 2 * size);
 182   } else {
 183     recvbuf = NULL;
 184   }
 185   smpi_mpi_gather(sendbuf, 2, MPI_INT, recvbuf, 2, MPI_INT, 0, comm);
 186   xbt_free(sendbuf);
 187   /* Do the actual job */
 188   if(rank == 0) {
 189     rankmap = xbt_new(int, 2 * size);
 190     for(i = 0; i < size; i++) {
 191       if(recvbuf[2 * i] == MPI_UNDEFINED) {
 192         continue;
 193       }
 194       count = 0;
 195       for(j = i + 1; j < size; j++)  {
 196         if(recvbuf[2 * i] == recvbuf[2 * j]) {
 197           recvbuf[2 * j] = MPI_UNDEFINED;
 198           rankmap[2 * count] = j;
 199           rankmap[2 * count + 1] = recvbuf[2 * j + 1];
 200           count++;
 201         }
 202       }
 203       /* Add self in the group */
 204       recvbuf[2 * i] = MPI_UNDEFINED;
 205       rankmap[2 * count] = i;
 206       rankmap[2 * count + 1] = recvbuf[2 * i + 1];
 207       count++;
 208       qsort(rankmap, count, 2 * sizeof(int), &smpi_compare_rankmap);
 209       group_out = smpi_group_new(count);
 210       if(i == 0) {
 211         group_root = group_out; /* Save root's group */
 212       }
 213       for(j = 0; j < count; j++) {
 214         //increment refcounter in order to avoid freeing the group too quick before copy
 215         index = smpi_group_index(group, rankmap[2 * j]);
 216         smpi_group_set_mapping(group_out, index, j);
 217       }
 218       requests = xbt_new(MPI_Request, count);
 219       reqs = 0;
 220       for(j = 0; j < count; j++) {
 221         if(rankmap[2 * j] != 0) {
 222           requests[reqs] = smpi_isend_init(&group_out, 1, MPI_PTR, rankmap[2 * j], system_tag, comm);
 223           reqs++;
 224         }
 225       }
 226       smpi_mpi_startall(reqs, requests);
 227       smpi_mpi_waitall(reqs, requests, MPI_STATUS_IGNORE);
 228       xbt_free(requests);
 229     }
 230     xbt_free(recvbuf);
 231     group_out = group_root; /* exit with root's group */
 232   } else {
 233     if(color != MPI_UNDEFINED) {
 234       smpi_mpi_recv(&group_out, 1, MPI_PTR, 0, system_tag, comm, MPI_STATUS_IGNORE);
 235       if(group_out){
 236         group_out=smpi_group_copy(group_out);
 237       }
 238     } /* otherwise, exit with group_out == NULL */
 239   }
 240   return group_out ? smpi_comm_new(group_out, NULL) : MPI_COMM_NULL;
 241 }
 242
 243 void smpi_comm_use(MPI_Comm comm){
 244   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 245     comm = smpi_process_comm_world();
 246   comm->refcount++;
 247 }
 248
 249 void smpi_comm_unuse(MPI_Comm comm){
 250   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 251     comm = smpi_process_comm_world();
 252   comm->refcount--;
 253   if(comm->refcount==0){
 254     if(comm->intra_comm != MPI_COMM_NULL)
 255       smpi_comm_unuse(comm->intra_comm);
 256     if(comm->leaders_comm != MPI_COMM_NULL)
 257       smpi_comm_unuse(comm->leaders_comm);
 258     if(comm->non_uniform_map !=NULL)
 259       xbt_free(comm->non_uniform_map);
 260     if(comm->leaders_map !=NULL)
 261       xbt_free(comm->leaders_map);
 262     xbt_free(comm);
 263   }
 264 }
 265
 266 static int
 267 compare_ints (const void *a, const void *b)
 268 {
 269   const int *da = (const int *) a;
 270   const int *db = (const int *) b;
 271
 272   return (*da > *db) - (*da < *db);
 273 }
 274
 275 void smpi_comm_init_smp(MPI_Comm comm){
 276   int leader = -1;
 277   int comm_size =smpi_comm_size(comm);
 278
 279   if(smpi_privatize_global_variables){ //we need to switch here, as the called function may silently touch global variables
 280      XBT_VERB("Applying operation, switch to the right data frame ");
 281      switch_data_segment(smpi_process_index());
 282    }
 283   //identify neighbours in comm
 284   //get the indexes of all processes sharing the same simix host
 285   xbt_swag_t process_list = simcall_host_get_process_list(SIMIX_host_self());
 286   int intra_comm_size = 0;
 287   //only one process/node, disable SMP support and return
 288 //  if(intra_comm_size==1){
 289 //      smpi_comm_set_intra_comm(comm, MPI_COMM_SELF);
 290 //      //smpi_comm_set_leaders_comm(comm, comm);
 291 //      smpi_process_set_comm_intra(MPI_COMM_SELF);
 292 //      return;
 293 //  }
 294   XBT_DEBUG("number of processes deployed on my node : %d", intra_comm_size);
 295
 296   int i =0;
 297   int min_index=INT_MAX;//the minimum index will be the leader
 298   msg_process_t process = NULL;
 299   xbt_swag_foreach(process, process_list) {
 300     //is_in_comm=0;
 301     int index = SIMIX_process_get_PID(process) -1;
 302
 303     if(smpi_group_rank(smpi_comm_group(comm),  index)!=MPI_UNDEFINED){
 304         intra_comm_size++;
 305       //the process is in the comm
 306       if(index < min_index)
 307         min_index=index;
 308       i++;
 309     }
 310   }
 311
 312   MPI_Group group_intra = smpi_group_new(intra_comm_size);
 313   i=0;
 314   process = NULL;
 315   xbt_swag_foreach(process, process_list) {
 316     //is_in_comm=0;
 317     int index = SIMIX_process_get_PID(process) -1;
 318     if(smpi_group_rank(smpi_comm_group(comm),  index)!=MPI_UNDEFINED){
 319       smpi_group_set_mapping(group_intra, index, i);
 320       i++;
 321     }
 322   }
 323
 324
 325   MPI_Comm comm_intra = smpi_comm_new(group_intra, NULL);
 326   //MPI_Comm shmem_comm = smpi_process_comm_intra();
 327   //int intra_rank = smpi_comm_rank(shmem_comm);
 328
 329
 330   //if(smpi_process_index()==min_index)
 331   leader=min_index;
 332
 333   int * leaders_map= (int*)xbt_malloc0(sizeof(int)*comm_size);
 334   int * leader_list= (int*)xbt_malloc0(sizeof(int)*comm_size);
 335   for(i=0; i<comm_size; i++){
 336       leader_list[i]=-1;
 337   }
 338
 339   smpi_coll_tuned_allgather_mpich(&leader, 1, MPI_INT , leaders_map, 1, MPI_INT, comm);
 340
 341   if(!comm->leaders_map){
 342     comm->leaders_map= leaders_map;
 343   }else{
 344     xbt_free(leaders_map);
 345   }
 346   int j=0;
 347   int leader_group_size = 0;
 348   for(i=0; i<comm_size; i++){
 349       int already_done=0;
 350       for(j=0;j<leader_group_size; j++){
 351         if(comm->leaders_map[i]==leader_list[j]){
 352             already_done=1;
 353         }
 354       }
 355       if(!already_done){
 356         leader_list[leader_group_size]=comm->leaders_map[i];
 357         leader_group_size++;
 358       }
 359   }
 360   qsort(leader_list, leader_group_size, sizeof(int),compare_ints);
 361
 362   MPI_Group leaders_group = smpi_group_new(leader_group_size);
 363
 364
 365   MPI_Comm leader_comm = MPI_COMM_NULL;
 366   if(comm!=MPI_COMM_WORLD){
 367     //create leader_communicator
 368     for (i=0; i< leader_group_size;i++)
 369       smpi_group_set_mapping(leaders_group, leader_list[i], i);
 370     leader_comm = smpi_comm_new(leaders_group, NULL);
 371     smpi_comm_set_leaders_comm(comm, leader_comm);
 372     smpi_comm_set_intra_comm(comm, comm_intra);
 373
 374     //create intracommunicator
 375    // smpi_comm_set_intra_comm(comm, smpi_comm_split(comm, *(int*)SIMIX_host_self(), comm_rank));
 376   }else{
 377     for (i=0; i< leader_group_size;i++)
 378       smpi_group_set_mapping(leaders_group, leader_list[i], i);
 379
 380     leader_comm = smpi_comm_new(leaders_group, NULL);
 381     if(smpi_comm_get_leaders_comm(comm)==MPI_COMM_NULL)
 382       smpi_comm_set_leaders_comm(comm, leader_comm);
 383     smpi_process_set_comm_intra(comm_intra);
 384   }
 385
 386   int is_uniform = 1;
 387
 388   // Are the nodes uniform ? = same number of process/node
 389   int my_local_size=smpi_comm_size(comm_intra);
 390   if(smpi_comm_rank(comm_intra)==0) {
 391     int* non_uniform_map = xbt_malloc(sizeof(int)*leader_group_size);
 392     smpi_coll_tuned_allgather_mpich(&my_local_size, 1, MPI_INT,
 393         non_uniform_map, 1, MPI_INT, leader_comm);
 394     for(i=0; i < leader_group_size; i++) {
 395       if(non_uniform_map[0] != non_uniform_map[i]) {
 396         is_uniform = 0;
 397         break;
 398       }
 399     }
 400     if(!is_uniform && smpi_comm_is_uniform(comm)){
 401         comm->non_uniform_map= non_uniform_map;
 402     }else{
 403         xbt_free(non_uniform_map);
 404     }
 405     comm->is_uniform=is_uniform;
 406   }
 407   smpi_coll_tuned_bcast_mpich(&(comm->is_uniform),1, MPI_INT, 0, comm_intra );
 408
 409
 410   // Are the ranks blocked ? = allocated contiguously on the SMP nodes
 411   int is_blocked=1;
 412   int prev=smpi_group_rank(smpi_comm_group(comm), smpi_group_index(smpi_comm_group(comm_intra), 0));
 413     for (i=1; i<my_local_size; i++){
 414       int this=smpi_group_rank(smpi_comm_group(comm),smpi_group_index(smpi_comm_group(comm_intra), i));
 415       if(this!=prev+1){
 416         is_blocked=0;
 417         break;
 418       }
 419       prev = this;
 420   }
 421
 422   int global_blocked;
 423   smpi_mpi_allreduce(&is_blocked, &(global_blocked), 1,
 424             MPI_INT, MPI_LAND, comm);
 425
 426   if(comm==MPI_COMM_WORLD){
 427     if(smpi_comm_rank(comm)==0){
 428         comm->is_blocked=global_blocked;
 429     }
 430   }else{
 431     comm->is_blocked=global_blocked;
 432   }
 433   xbt_free(leader_list);
 434 }
 435