src/smpi/colls/bcast/bcast-arrival-pattern-aware.cpp

   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
   9 static int bcast_NTSL_segment_size_in_byte = 8192;
  10
  11 #define HEADER_SIZE 1024
  12 #define MAX_NODE 1024
  13
  14 /* Non-topology-specific pipelined linear-bcast function */
  15 int smpi_coll_tuned_bcast_arrival_pattern_aware(void *buf, int count,
  16                                                 MPI_Datatype datatype, int root,
  17                                                 MPI_Comm comm)
  18 {
  19   int tag = -COLL_TAG_BCAST;
  20   MPI_Status status;
  21   MPI_Request request;
  22   MPI_Request *send_request_array;
  23   MPI_Request *recv_request_array;
  24   MPI_Status *send_status_array;
  25   MPI_Status *recv_status_array;
  26
  27   MPI_Status temp_status_array[MAX_NODE];
  28
  29   int rank, size;
  30   int i, j;
  31
  32   int sent_count;
  33   int header_index;
  34   int flag_array[MAX_NODE];
  35   int already_sent[MAX_NODE];
  36   int to_clean[MAX_NODE];
  37   int header_buf[HEADER_SIZE];
  38   char temp_buf[MAX_NODE];
  39
  40   MPI_Aint extent;
  41   extent = datatype->get_extent();
  42
  43   /* destination */
  44   int to;
  45
  46
  47
  48   rank = comm->rank();
  49   size = comm->size();
  50
  51
  52   /* segment is segment size in number of elements (not bytes) */
  53   int segment = bcast_NTSL_segment_size_in_byte / extent;
  54   segment =  segment == 0 ? 1 :segment;
  55   /* pipeline length */
  56   int pipe_length = count / segment;
  57
  58   /* use for buffer offset for sending and receiving data = segment size in byte */
  59   int increment = segment * extent;
  60
  61   /* if the input size is not divisible by segment size =>
  62      the small remainder will be done with native implementation */
  63   int remainder = count % segment;
  64
  65   /* if root is not zero send to rank zero first
  66      this can be modified to make it faster by using logical src, dst.
  67    */
  68   if (root != 0) {
  69     if (rank == root) {
  70       Request::send(buf, count, datatype, 0, tag, comm);
  71     } else if (rank == 0) {
  72       Request::recv(buf, count, datatype, root, tag, comm, &status);
  73     }
  74   }
  75
  76   /* value == 0 means root has not send data (or header) to the node yet */
  77   for (i = 0; i < MAX_NODE; i++) {
  78     already_sent[i] = 0;
  79     to_clean[i] = 0;
  80   }
  81
  82   /* when a message is smaller than a block size => no pipeline */
  83   if (count <= segment) {
  84     if (rank == 0) {
  85       sent_count = 0;
  86
  87       while (sent_count < (size - 1)) {
  88         for (i = 1; i < size; i++) {
  89           Request::iprobe(i, MPI_ANY_TAG, comm, &flag_array[i],
  90                      MPI_STATUSES_IGNORE);
  91         }
  92
  93         header_index = 0;
  94         /* recv 1-byte message */
  95         for (i = 1; i < size; i++) {
  96
  97           /* message arrive */
  98           if ((flag_array[i] == 1) && (already_sent[i] == 0)) {
  99             Request::recv(temp_buf, 1, MPI_CHAR, i, tag, comm, &status);
 100             header_buf[header_index] = i;
 101             header_index++;
 102             sent_count++;
 103
 104             /* will send in the next step */
 105             already_sent[i] = 1;
 106           }
 107         }
 108
 109         /* send header followed by data */
 110         if (header_index != 0) {
 111           header_buf[header_index] = -1;
 112           to = header_buf[0];
 113           Request::send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, to, tag, comm);
 114           Request::send(buf, count, datatype, to, tag, comm);
 115         }
 116
 117         /* randomly MPI_Send to one */
 118         else {
 119           /* search for the first node that never received data before */
 120           for (i = 1; i < size; i++) {
 121             if (already_sent[i] == 0) {
 122               header_buf[0] = i;
 123               header_buf[1] = -1;
 124               Request::send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, i, tag, comm);
 125               Request::send(buf, count, datatype, i, tag, comm);
 126               already_sent[i] = 1;
 127               sent_count++;
 128               break;
 129             }
 130           }
 131         }
 132
 133
 134       }                         /* while loop */
 135     }
 136
 137     /* non-root */
 138     else {
 139
 140       /* send 1-byte message to root */
 141       Request::send(temp_buf, 1, MPI_CHAR, 0, tag, comm);
 142
 143       /* wait for header and data, forward when required */
 144       Request::recv(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, MPI_ANY_SOURCE, tag, comm,
 145                &status);
 146       Request::recv(buf, count, datatype, MPI_ANY_SOURCE, tag, comm, &status);
 147
 148       /* search for where it is */
 149       int myordering = 0;
 150       while (rank != header_buf[myordering]) {
 151         myordering++;
 152       }
 153
 154       /* send header followed by data */
 155       if (header_buf[myordering + 1] != -1) {
 156         Request::send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, header_buf[myordering + 1],
 157                  tag, comm);
 158         Request::send(buf, count, datatype, header_buf[myordering + 1], tag, comm);
 159       }
 160     }
 161   }
 162   /* pipeline bcast */
 163   else {
 164     send_request_array =
 165         (MPI_Request *) xbt_malloc((size + pipe_length) * sizeof(MPI_Request));
 166     recv_request_array =
 167         (MPI_Request *) xbt_malloc((size + pipe_length) * sizeof(MPI_Request));
 168     send_status_array =
 169         (MPI_Status *) xbt_malloc((size + pipe_length) * sizeof(MPI_Status));
 170     recv_status_array =
 171         (MPI_Status *) xbt_malloc((size + pipe_length) * sizeof(MPI_Status));
 172
 173     if (rank == 0) {
 174       //double start2 = MPI_Wtime();
 175       sent_count = 0;
 176       //int iteration = 0;
 177       while (sent_count < (size - 1)) {
 178         //iteration++;
 179         //start = MPI_Wtime();
 180         for (i = 1; i < size; i++) {
 181           Request::iprobe(i, MPI_ANY_TAG, comm, &flag_array[i],
 182                      &temp_status_array[i]);
 183         }
 184         //total = MPI_Wtime() - start;
 185         //total *= 1000;
 186         //printf("Iprobe time = %.2f\n",total);
 187         header_index = 0;
 188
 189         MPI_Wtime();
 190         /* recv 1-byte message */
 191         for (i = 1; i < size; i++) {
 192           /* message arrive */
 193           if ((flag_array[i] == 1) && (already_sent[i] == 0)) {
 194             Request::recv(&temp_buf[i], 1, MPI_CHAR, i, tag, comm,
 195                      &status);
 196             header_buf[header_index] = i;
 197             header_index++;
 198             sent_count++;
 199
 200             /* will send in the next step */
 201             already_sent[i] = 1;
 202           }
 203         }
 204         //total = MPI_Wtime() - start;
 205         //total *= 1000;
 206         //printf("Recv 1-byte time = %.2f\n",total);
 207
 208         /*
 209            if (header_index != 0) {
 210            printf("header index = %d node = ",header_index);
 211            for (i=0;i<header_index;i++) {
 212            printf("%d ",header_buf[i]);
 213            }
 214            printf("\n");
 215            }
 216          */
 217
 218         /* send header followed by data */
 219         if (header_index != 0) {
 220           header_buf[header_index] = -1;
 221           to = header_buf[0];
 222
 223           //start = MPI_Wtime();
 224
 225           /* send header */
 226           Request::send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, to, tag, comm);
 227
 228           //total = MPI_Wtime() - start;
 229           //total *= 1000;
 230           //printf("\tSend header to %d time = %.2f\n",to,total);
 231
 232           //start = MPI_Wtime();
 233
 234           /* send data - non-pipeline case */
 235
 236           if (0 == 1) {
 237             //if (header_index == 1) {
 238             Request::send(buf, count, datatype, to, tag, comm);
 239           }
 240
 241
 242           /* send data - pipeline */
 243           else {
 244             for (i = 0; i < pipe_length; i++) {
 245               Request::send((char *)buf + (i * increment), segment, datatype, to, tag, comm);
 246             }
 247             //Request::waitall((pipe_length), send_request_array, send_status_array);
 248           }
 249           //total = MPI_Wtime() - start;
 250           //total *= 1000;
 251           //printf("\tSend data to %d time = %.2f\n",to,total);
 252
 253         }
 254
 255
 256
 257         /* randomly MPI_Send to one node */
 258         else {
 259           /* search for the first node that never received data before */
 260           for (i = 1; i < size; i++) {
 261             if (already_sent[i] == 0) {
 262               header_buf[0] = i;
 263               header_buf[1] = -1;
 264               to = i;
 265
 266               //start = MPI_Wtime();
 267               Request::send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, to, tag, comm);
 268
 269               /* still need to chop data so that we can use the same non-root code */
 270               for (j = 0; j < pipe_length; j++) {
 271                 Request::send((char *)buf + (j * increment), segment, datatype, to, tag,
 272                          comm);
 273               }
 274
 275               //Request::send(buf,count,datatype,to,tag,comm);
 276               //Request::wait(&request,MPI_STATUS_IGNORE);
 277
 278               //total = MPI_Wtime() - start;
 279               //total *= 1000;
 280               //printf("SEND TO SINGLE node %d time = %.2f\n",i,total);
 281
 282
 283               already_sent[i] = 1;
 284               to_clean[i]=1;
 285               sent_count++;
 286               break;
 287             }
 288           }
 289         }
 290
 291       }                         /* while loop */
 292
 293       for(i=0; i<size; i++)
 294         if(to_clean[i]!=0)Request::recv(&temp_buf[i], 1, MPI_CHAR, i, tag, comm,
 295                      &status);
 296       //total = MPI_Wtime() - start2;
 297       //total *= 1000;
 298       //printf("Node zero iter = %d time = %.2f\n",iteration,total);
 299     }
 300
 301     /* rank 0 */
 302     /* none root */
 303     else {
 304       /* send 1-byte message to root */
 305       Request::send(temp_buf, 1, MPI_CHAR, 0, tag, comm);
 306
 307       /* wait for header forward when required */
 308       request = Request::irecv(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, MPI_ANY_SOURCE, tag, comm);
 309       Request::wait(&request, MPI_STATUS_IGNORE);
 310
 311       /* search for where it is */
 312       int myordering = 0;
 313       while (rank != header_buf[myordering]) {
 314         myordering++;
 315       }
 316
 317       /* send header when required */
 318       if (header_buf[myordering + 1] != -1) {
 319         Request::send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, header_buf[myordering + 1],
 320                  tag, comm);
 321       }
 322
 323       /* receive data */
 324
 325       if (0 == -1) {
 326         //if (header_buf[1] == -1) {
 327         request = Request::irecv(buf, count, datatype, 0, tag, comm);
 328         Request::wait(&request, MPI_STATUS_IGNORE);
 329         //printf("\t\tnode %d ordering = %d receive data from root\n",rank,myordering);
 330       } else {
 331         for (i = 0; i < pipe_length; i++) {
 332           recv_request_array[i] = Request::irecv((char *)buf + (i * increment), segment, datatype, MPI_ANY_SOURCE,
 333                                                  tag, comm);
 334         }
 335       }
 336
 337       /* send data */
 338       if (header_buf[myordering + 1] != -1) {
 339         for (i = 0; i < pipe_length; i++) {
 340           Request::wait(&recv_request_array[i], MPI_STATUS_IGNORE);
 341           send_request_array[i] = Request::isend((char *)buf + (i * increment), segment, datatype,
 342                     header_buf[myordering + 1], tag, comm);
 343         }
 344         Request::waitall((pipe_length), send_request_array, send_status_array);
 345       }else{
 346           Request::waitall(pipe_length, recv_request_array, recv_status_array);
 347           }
 348
 349     }
 350
 351     free(send_request_array);
 352     free(recv_request_array);
 353     free(send_status_array);
 354     free(recv_status_array);
 355   }                             /* end pipeline */
 356
 357   /* when count is not divisible by block size, use default BCAST for the remainder */
 358   if ((remainder != 0) && (count > segment)) {
 359     XBT_WARN("MPI_bcast_arrival_pattern_aware use default MPI_bcast.");
 360     smpi_mpi_bcast((char *)buf + (pipe_length * increment), remainder, datatype, root, comm);
 361   }
 362
 363   return MPI_SUCCESS;
 364 }