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Add Dragonfly topology. Use XC30's Cray description as a basis
[simgrid.git] / src / surf / AsClusterDragonfly.cpp
1 /* Copyright (c) 2014-2016. The SimGrid Team. All rights reserved.          */
2
3 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
4  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
5
6 #include "src/surf/AsClusterDragonfly.hpp"
7 #include "src/surf/network_interface.hpp"
8 #include "src/surf/xml/platf.hpp" // FIXME: move that back to the parsing area
9
10 #include <boost/algorithm/string/split.hpp>
11 #include <boost/algorithm/string/classification.hpp>
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13 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(surf_route_cluster_dragonfly, surf_route_cluster, "Dragonfly Routing part of surf");
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21 namespace simgrid {
22 namespace surf {
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24 AsClusterDragonfly::AsClusterDragonfly(const char*name)
25   : AsCluster(name) {
26 }
27
28 AsClusterDragonfly::~AsClusterDragonfly() {
29
30   if(this->routers_!=NULL){
31     int i;
32     for (i=0; i<this->numGroups_*this->numChassisPerGroup_*this->numBladesPerChassis_;i++)
33         delete(routers_[i]);
34     xbt_free(routers_);
35   }
36 }
37
38 unsigned int *AsClusterDragonfly::rankId_to_coords(int rankId)
39 {
40
41   //coords : group, chassis, blade, node
42   unsigned int *coords = (unsigned int *) malloc(4 * sizeof(unsigned int));
43   coords[0] = rankId/ (numChassisPerGroup_*numBladesPerChassis_*numNodesPerBlade_);
44   rankId=rankId%(numChassisPerGroup_*numBladesPerChassis_*numNodesPerBlade_);
45   coords[1] = rankId/ (numBladesPerChassis_*numNodesPerBlade_);
46   rankId=rankId%(numBladesPerChassis_*numNodesPerBlade_);
47   coords[2] = rankId/ numNodesPerBlade_;
48   coords[3]=rankId%numNodesPerBlade_;
49   
50   return coords;
51 }
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53 void AsClusterDragonfly::parse_specific_arguments(sg_platf_cluster_cbarg_t cluster) {
54   std::vector<std::string> parameters;
55   std::vector<std::string> tmp;
56   boost::split(parameters, cluster->topo_parameters, boost::is_any_of(";"));
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58   // TODO : we have to check for zeros and negative numbers, or it might crash
59   if (parameters.size() != 4){
60     surf_parse_error("Dragonfly are defined by the number of groups, chassiss per groups, blades per chassis, nodes per blade");
61   }
62
63   // Blue network : number of groups, number of links between each group
64   boost::split(tmp, parameters[0], boost::is_any_of(","));
65   if(tmp.size() != 2) {
66     surf_parse_error("Dragonfly topologies are defined by 3 levels with 2 elements each, and one with one element");
67   }
68
69   this->numGroups_=xbt_str_parse_int(tmp[0].c_str(), "Invalid number of groups: %s");
70   this->numLinksBlue_=xbt_str_parse_int(tmp[1].c_str(), "Invalid number of links for the blue level: %s");
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72  // Black network : number of chassiss/group, number of links between each router on the black network
73   boost::split(tmp, parameters[1], boost::is_any_of(","));
74   if(tmp.size() != 2) {
75     surf_parse_error("Dragonfly topologies are defined by 3 levels with 2 elements each, and one with one element");
76   }
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78   this->numChassisPerGroup_=xbt_str_parse_int(tmp[0].c_str(), "Invalid number of groups: %s");
79   this->numLinksBlack_=xbt_str_parse_int(tmp[1].c_str(), "Invalid number of links  for the black level: %s");
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82  // Green network : number of blades/chassis, number of links between each router on the green network
83   boost::split(tmp, parameters[2], boost::is_any_of(","));
84   if(tmp.size() != 2) {
85     surf_parse_error("Dragonfly topologies are defined by 3 levels with 2 elements each, and one with one element");
86   }
87
88   this->numBladesPerChassis_=xbt_str_parse_int(tmp[0].c_str(), "Invalid number of groups: %s");
89   this->numLinksGreen_=xbt_str_parse_int(tmp[1].c_str(), "Invalid number of links for the green level: %s");
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92   // The last part of topo_parameters should be the number of nodes per blade
93   this->numNodesPerBlade_ = xbt_str_parse_int(parameters[3].c_str(), "Last parameter is not the amount of nodes per blade: %s");
94   this->cluster_ = cluster;
95 }
96
97 /*
98 * Generate the cluster once every node is created
99 */
100 void AsClusterDragonfly::seal(){
101   if(this->numNodesPerBlade_ == 0) {
102     return;
103   }
104
105   this->generateRouters();
106   this->generateLinks();
107 }
108
109 DragonflyRouter::DragonflyRouter(int group, int chassis, int blade){
110     this->group_=group;
111     this->chassis_=chassis;
112     this->blade_=blade;
113 }
114
115 DragonflyRouter::~DragonflyRouter(){
116   if(this->myNodes_!=NULL)
117     xbt_free(myNodes_);
118   if(this->greenLinks_!=NULL)
119     xbt_free(greenLinks_);
120   if(this->blackLinks_!=NULL)
121     xbt_free(blackLinks_);
122   if(this->blueLinks_!=NULL)
123     xbt_free(blueLinks_);
124 }
125
126
127 void AsClusterDragonfly::generateRouters() {
128
129 unsigned int i, j, k;
130
131 this->routers_=(DragonflyRouter**)xbt_malloc0(this->numGroups_*this->numChassisPerGroup_*this->numBladesPerChassis_*sizeof(DragonflyRouter*));
132
133 for(i=0;i<this->numGroups_;i++){
134   for(j=0;j<this->numChassisPerGroup_;j++){
135     for(k=0;k<this->numBladesPerChassis_;k++){
136       DragonflyRouter* router = new DragonflyRouter(i,j,k);
137       this->routers_[i*this->numChassisPerGroup_*this->numBladesPerChassis_+j*this->numBladesPerChassis_+k]=router;
138     }
139   }
140 }
141
142 }
143
144
145 void AsClusterDragonfly::createLink(char* id, Link** linkup, Link** linkdown){
146   *linkup=NULL;
147   *linkdown=NULL;
148   s_sg_platf_link_cbarg_t linkTemplate;
149   memset(&linkTemplate, 0, sizeof(linkTemplate));
150   linkTemplate.bandwidth = this->cluster_->bw;
151   linkTemplate.latency = this->cluster_->lat;
152   linkTemplate.policy = this->cluster_->sharing_policy; // sthg to do with that ?
153   linkTemplate.id = id;
154   sg_platf_new_link(&linkTemplate);
155   XBT_DEBUG("Generating link %s", id);
156   Link* link;
157   std::string tmpID;
158   if (this->cluster_->sharing_policy == SURF_LINK_FULLDUPLEX) {
159     tmpID = std::string(linkTemplate.id) + "_UP";
160     link =  Link::byName(tmpID.c_str());
161     *linkup = link; // check link?
162     tmpID = std::string(linkTemplate.id) + "_DOWN";
163     link = Link::byName(tmpID.c_str());
164     *linkdown = link; // check link ?
165   }
166   else {
167     link = Link::byName(linkTemplate.id);
168     *linkup = link;
169     *linkdown = link;
170   }
171
172   free((void*)linkTemplate.id);
173 }
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175
176 void AsClusterDragonfly::generateLinks() {
177
178   unsigned int i, j, k, l,m;
179   static int uniqueId = 0;
180   char* id = NULL;
181   Link* linkup, *linkdown;
182
183   int numRouters = this->numGroups_*this->numChassisPerGroup_*this->numBladesPerChassis_;
184
185   int numLinksperLink=1;
186   if (this->cluster_->sharing_policy == SURF_LINK_FULLDUPLEX)
187     numLinksperLink=2;
188
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190   //Links from routers to their local nodes.
191   for(i=0; i<numRouters;i++){
192   //allocate structures
193     this->routers_[i]->myNodes_=(Link**)xbt_malloc0(numLinksperLink*this->numNodesPerBlade_*sizeof(Link*));
194     this->routers_[i]->greenLinks_=(Link**)xbt_malloc0(this->numLinksGreen_*this->numBladesPerChassis_*sizeof(Link*));
195     this->routers_[i]->blackLinks_=(Link**)xbt_malloc0(this->numLinksBlack_*this->numChassisPerGroup_*sizeof(Link*));
196
197     for(j=0; j< numLinksperLink*this->numNodesPerBlade_; j+=numLinksperLink){
198       id = bprintf("local_link_from_router_%d_to_node_%d_%d", i, j/2, uniqueId);
199       this->createLink(id, &linkup, &linkdown);
200       if (this->cluster_->sharing_policy == SURF_LINK_FULLDUPLEX) {
201         this->routers_[i]->myNodes_[j] = linkup; 
202         this->routers_[i]->myNodes_[j+1] = linkdown; 
203       }
204       else {
205         this->routers_[i]->myNodes_[j] = linkup;
206       }
207       uniqueId++;
208     }
209   }
210
211   //Green links from routers to same chassis routers - alltoall
212   for(i=0; i<this->numGroups_*this->numChassisPerGroup_;i++){
213     for(j=0; j<this->numBladesPerChassis_;j++){
214       for(k=j+1;k<this->numBladesPerChassis_;k++){
215         for(l=0;l<this->numLinksGreen_;l++){
216           id = bprintf("green_link_in_chassis_%d_between_routers_%d_and_%d_%d", i%numChassisPerGroup_, j, k, uniqueId);
217           this->createLink(id, &linkup, &linkdown);
218           this->routers_[i*numBladesPerChassis_+j]->greenLinks_[k*this->numLinksGreen_+l] = linkup;
219           this->routers_[i*numBladesPerChassis_+k]->greenLinks_[j*this->numLinksGreen_+l] = linkdown; 
220           uniqueId++;
221         }
222       }
223     }
224   }
225
226   //Black links from routers to same group routers - alltoall
227   for(i=0; i<this->numGroups_;i++){
228     for(j=0; j<this->numChassisPerGroup_;j++){
229       for(k=j+1;k<this->numChassisPerGroup_;k++){
230         for(l=0;l<this->numBladesPerChassis_;l++){
231           for(m=0;m<this->numLinksBlack_;m++){
232
233             id = bprintf("black_link_in_group_%d_between_chassis_%d_and_%d_blade_%d_%d", i, j, k,l, uniqueId);
234             this->createLink(id, &linkup, &linkdown);
235             this->routers_[i*numBladesPerChassis_*numChassisPerGroup_+j*numBladesPerChassis_+l]->blackLinks_[k*this->numLinksBlack_+m] = linkup;
236             this->routers_[i*numBladesPerChassis_*numChassisPerGroup_+k*numBladesPerChassis_+l]->blackLinks_[j*this->numLinksBlack_+m] = linkdown; 
237             uniqueId++;
238           }
239         }
240       }
241     }
242   }
243
244
245   //Blue links betweeen groups - Not all routers involved, only one per group is linked to others. Let's say router n of each group is linked to group n. FIXME: this limits the number of groups
246
247   for(i=0; i<this->numGroups_;i++){
248     for(j=i+1; j<this->numGroups_;j++){
249       unsigned int routernumi=i*numBladesPerChassis_*numChassisPerGroup_+j;
250       unsigned int routernumj=j*numBladesPerChassis_*numChassisPerGroup_+i;
251       this->routers_[routernumi]->blueLinks_=(Link**)xbt_malloc0(this->numLinksBlue_*sizeof(Link*));
252       this->routers_[routernumj]->blueLinks_=(Link**)xbt_malloc0(this->numLinksBlue_*sizeof(Link*));
253       for(m=0;m<this->numLinksBlue_;m++){
254         id = bprintf("blue_link_between_group_%d_and_%d_routers_%d_and_%d_%d", i, j, routernumi,routernumj, uniqueId);
255         this->createLink(id, &linkup, &linkdown);
256         this->routers_[routernumi]->blueLinks_[m] = linkup;
257         this->routers_[routernumj]->blueLinks_[m] = linkdown; 
258         uniqueId++;
259       }
260     }
261   }
262 }
263
264
265 void AsClusterDragonfly::getRouteAndLatency(NetCard * src, NetCard * dst, sg_platf_route_cbarg_t route, double *latency) {
266
267   //Minimal routing version.
268
269   if (dst->isRouter() || src->isRouter())
270     return;
271   //TODO:loopback and limiters
272       XBT_VERB("dragonfly_get_route_and_latency from '%s'[%d] to '%s'[%d]",
273           src->name(), src->id(), dst->name(), dst->id());
274
275 //      if ((src->id() == dst->id()) && hasLoopback_) {
276 //        s_surf_parsing_link_up_down_t info = xbt_dynar_get_as(privateLinks_, src->id() * linkCountPerNode_, s_surf_parsing_link_up_down_t);
277
278 //        route->link_list->push_back(info.linkUp);
279 //        if (lat)
280 //          *lat += info.linkUp->getLatency();
281 //        return;
282 //      }
283
284   unsigned int *myCoords, *targetCoords;
285   myCoords = rankId_to_coords(src->id());
286   targetCoords = rankId_to_coords(dst->id());
287   XBT_DEBUG("src : %u group, %u chassis, %u blade, %u node", myCoords[0], myCoords[1], myCoords[2], myCoords[3]);
288   XBT_DEBUG("dst : %u group, %u chassis, %u blade, %u node", targetCoords[0], targetCoords[1], targetCoords[2], targetCoords[3]);
289
290   DragonflyRouter* myRouter = routers_[myCoords[0]*(numChassisPerGroup_*numBladesPerChassis_)+myCoords[1] * numBladesPerChassis_+myCoords[2]];
291   DragonflyRouter* targetRouter = routers_[targetCoords[0]*(numChassisPerGroup_*numBladesPerChassis_)+targetCoords[1] *numBladesPerChassis_ +targetCoords[2]];
292   DragonflyRouter* currentRouter=myRouter;
293
294   //node->router local link
295   route->link_list->push_back(myRouter->myNodes_[myCoords[3]]);
296   if(latency) {
297     *latency += myRouter->myNodes_[myCoords[3]]->getLatency();
298   }
299
300 if (src->id() == dst->id()){
301 return;
302 }
303   if(targetRouter!=myRouter){
304
305     //are we on a different group ?
306     if(targetRouter->group_ != currentRouter->group_){
307       //go to the router of our group connected to this one.
308       if(currentRouter->blade_!=targetCoords[0]){
309         //go to the nth router in our chassis
310 //TODO : randomize used green link
311         route->link_list->push_back(currentRouter->greenLinks_[targetCoords[0]*numLinksGreen_]);
312         if(latency) {
313           *latency += currentRouter->greenLinks_[targetCoords[0]*numLinksGreen_]->getLatency();
314         }
315         currentRouter=routers_[myCoords[0]*(numChassisPerGroup_*numBladesPerChassis_)+myCoords[1] * numBladesPerChassis_+targetCoords[0]];
316       }
317
318       if(currentRouter->chassis_!=0){
319         //go to the first chassis of our group
320 //TODO : randomize used black link
321         route->link_list->push_back(currentRouter->blackLinks_[0]);
322         if(latency) {
323           *latency += currentRouter->blackLinks_[0]->getLatency();
324         }
325         currentRouter=routers_[myCoords[0]*(numChassisPerGroup_*numBladesPerChassis_)+targetCoords[0]];
326       }
327
328 //TODO : randomize used blue link
329       //go to destination group - the only optical hop 
330       route->link_list->push_back(currentRouter->blueLinks_[0]);
331       if(latency) {
332         *latency += currentRouter->blueLinks_[0]->getLatency();
333       }
334       currentRouter=routers_[targetCoords[0]*(numChassisPerGroup_*numBladesPerChassis_)+myCoords[0]];
335     }
336
337     
338     //same group, but same chassis ?
339     if(targetRouter->chassis_ != currentRouter->chassis_){
340 //TODO : randomize used black link
341       route->link_list->push_back(currentRouter->blackLinks_[targetCoords[1]*numLinksBlack_]);
342       if(latency) {
343         *latency += currentRouter->blackLinks_[targetCoords[1]*numLinksBlack_]->getLatency();
344       }
345       currentRouter=routers_[targetCoords[0]*(numChassisPerGroup_*numBladesPerChassis_)+currentRouter->chassis_*numBladesPerChassis_+currentRouter->blade_];
346     }
347
348     //same chassis, but same blade ?
349     if(targetRouter->blade_ != currentRouter->blade_){
350 //TODO : randomize used green link
351       route->link_list->push_back(currentRouter->greenLinks_[targetCoords[2]*numLinksGreen_]);
352       if(latency) {
353         *latency += currentRouter->greenLinks_[targetCoords[2]*numLinksGreen_]->getLatency();
354       }
355       currentRouter=routers_[targetCoords[0]*(numChassisPerGroup_*numBladesPerChassis_)+targetCoords[1]*numBladesPerChassis_+targetCoords[2]];
356     xbt_assert(currentRouter==targetRouter, "You've got routed into oblivion. Oops");
357     }
358  
359   }
360
361
362   //router->node local link
363   route->link_list->push_back(targetRouter->myNodes_[targetCoords[3]]);
364   if(latency) {
365     *latency += targetRouter->myNodes_[targetCoords[3]]->getLatency();
366   }
367
368   xbt_free(myCoords);
369   xbt_free(targetCoords);
370
371   
372 }
373   }
374 }