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 "xbt/dict.h"
  11 #include "smpi_mpi_dt_private.h"
  12 #include "limits.h"
  13 #include "simix/smx_private.h"
  14 #include "colls/colls.h"
  15 #include "xbt/ex.h"
  16
  17
  18 extern xbt_dict_t smpi_keyvals;
  19 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(smpi_comm, smpi,
  20                                 "Logging specific to SMPI (comm)");
  21
  22
  23
  24 /* Support for cartesian topology was added, but there are 2 other types of
  25  * topology, graph et dist graph. In order to support them, we have to add a
  26  * field MPIR_Topo_type, and replace the MPI_Topology field by an union. */
  27
  28 typedef struct s_smpi_mpi_communicator {
  29   MPI_Group group;
  30   MPIR_Topo_type topoType;
  31   MPI_Topology topo; // to be replaced by an union
  32   int refcount;
  33   MPI_Comm leaders_comm;//inter-node communicator
  34   MPI_Comm intra_comm;//intra-node communicator . For MPI_COMM_WORLD this can't be used, as var is global.
  35   //use an intracomm stored in the process data instead
  36   int* leaders_map; //who is the leader of each process
  37   int is_uniform;
  38   int* non_uniform_map; //set if smp nodes have a different number of processes allocated
  39   int is_blocked;// are ranks allocated on the same smp node contiguous ?
  40   xbt_dict_t attributes;
  41 } s_smpi_mpi_communicator_t;
  42
  43 static int smpi_compare_rankmap(const void *a, const void *b)
  44 {
  45   const int* x = (const int*)a;
  46   const int* y = (const int*)b;
  47
  48   if (x[1] < y[1]) {
  49     return -1;
  50   }
  51   if (x[1] == y[1]) {
  52     if (x[0] < y[0]) {
  53       return -1;
  54     }
  55     if (x[0] == y[0]) {
  56       return 0;
  57     }
  58     return 1;
  59   }
  60   return 1;
  61 }
  62
  63 MPI_Comm smpi_comm_new(MPI_Group group, MPI_Topology topo)
  64 {
  65   MPI_Comm comm;
  66
  67   comm = xbt_new(s_smpi_mpi_communicator_t, 1);
  68   comm->group = group;
  69   smpi_group_use(comm->group);
  70   comm->refcount=1;
  71   comm->topoType = -1;
  72   comm->topo = topo;
  73   comm->intra_comm = MPI_COMM_NULL;
  74   comm->leaders_comm = MPI_COMM_NULL;
  75   comm->is_uniform=1;
  76   comm->non_uniform_map = NULL;
  77   comm->leaders_map = NULL;
  78   comm->is_blocked=0;
  79   comm->attributes=NULL;
  80   return comm;
  81 }
  82
  83 void smpi_comm_destroy(MPI_Comm comm)
  84 {
  85   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
  86     comm = smpi_process_comm_world();
  87   smpi_group_unuse(comm->group);
  88   smpi_topo_destroy(comm->topo); // there's no use count on topos
  89   smpi_comm_unuse(comm);
  90 }
  91
  92 int smpi_comm_dup(MPI_Comm comm, MPI_Comm* newcomm){
  93   if(smpi_privatize_global_variables){ //we need to switch here, as the called function may silently touch global variables
  94      smpi_switch_data_segment(smpi_process_index());
  95    }
  96   (*newcomm) = smpi_comm_new(smpi_comm_group(comm), smpi_comm_topo(comm));
  97   int ret = MPI_SUCCESS;
  98   //todo: faire en sorte que ça fonctionne avec un communicator dupliqué (refaire un init_smp ?)
  99
 100  /* MPI_Comm tmp=smpi_comm_get_intra_comm(comm);
 101   if( tmp != MPI_COMM_NULL)
 102     smpi_comm_set_intra_comm((*newcomm), smpi_comm_dup(tmp));
 103   tmp=smpi_comm_get_leaders_comm(comm);
 104   if( tmp != MPI_COMM_NULL)
 105     smpi_comm_set_leaders_comm((*newcomm), smpi_comm_dup(tmp));
 106   if(comm->non_uniform_map !=NULL){
 107     (*newcomm)->non_uniform_map=
 108       xbt_malloc(smpi_comm_size(comm->leaders_comm)*sizeof(int));
 109     memcpy((*newcomm)->non_uniform_map,
 110       comm->non_uniform_map,smpi_comm_size(comm->leaders_comm)*sizeof(int) );
 111   }
 112   if(comm->leaders_map !=NULL){
 113     (*newcomm)->leaders_map=xbt_malloc(smpi_comm_size(comm)*sizeof(int));
 114     memcpy((*newcomm)->leaders_map,
 115       comm->leaders_map,smpi_comm_size(comm)*sizeof(int) );
 116   }*/
 117   if(comm->attributes !=NULL){
 118       (*newcomm)->attributes=xbt_dict_new();
 119       xbt_dict_cursor_t cursor = NULL;
 120       int *key;
 121       int flag;
 122       void* value_in;
 123       void* value_out;
 124       xbt_dict_foreach(comm->attributes, cursor, key, value_in){
 125         smpi_key_elem elem = xbt_dict_get_or_null(smpi_keyvals, (const char*)key);
 126         if(elem && elem->copy_fn!=MPI_NULL_COPY_FN){
 127           ret = elem->copy_fn(comm, *key, NULL, value_in, &value_out, &flag );
 128           if(ret!=MPI_SUCCESS){
 129             smpi_comm_destroy(*newcomm);
 130             *newcomm=MPI_COMM_NULL;
 131             return ret;
 132           }
 133           if(flag)
 134             xbt_dict_set((*newcomm)->attributes, (const char*)key,value_out, NULL);
 135         }
 136       }
 137     }
 138   return ret;
 139 }
 140
 141
 142 MPI_Group smpi_comm_group(MPI_Comm comm)
 143 {
 144   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 145     comm = smpi_process_comm_world();
 146
 147   return comm->group;
 148 }
 149
 150 MPI_Topology smpi_comm_topo(MPI_Comm comm) {
 151   if (comm != MPI_COMM_NULL)
 152     return comm->topo;
 153   return NULL;
 154 }
 155
 156 int smpi_comm_size(MPI_Comm comm)
 157 {
 158   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 159     comm = smpi_process_comm_world();
 160
 161   return smpi_group_size(smpi_comm_group(comm));
 162 }
 163
 164 int smpi_comm_rank(MPI_Comm comm)
 165 {
 166   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 167     comm = smpi_process_comm_world();
 168   return smpi_group_rank(smpi_comm_group(comm), smpi_process_index());
 169 }
 170
 171 void smpi_comm_get_name (MPI_Comm comm, char* name, int* len)
 172 {
 173   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 174     comm = smpi_process_comm_world();
 175   if(comm == MPI_COMM_WORLD) {
 176     strcpy(name, "WORLD");
 177     *len = 5;
 178   } else {
 179     *len = snprintf(name, MPI_MAX_NAME_STRING, "%p", comm);
 180   }
 181 }
 182
 183 void smpi_comm_set_leaders_comm(MPI_Comm comm, MPI_Comm leaders){
 184   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 185     comm = smpi_process_comm_world();
 186   comm->leaders_comm=leaders;
 187 }
 188
 189 void smpi_comm_set_intra_comm(MPI_Comm comm, MPI_Comm leaders){
 190   comm->intra_comm=leaders;
 191 }
 192
 193 int* smpi_comm_get_non_uniform_map(MPI_Comm comm){
 194   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 195     comm = smpi_process_comm_world();
 196   return comm->non_uniform_map;
 197 }
 198
 199 int* smpi_comm_get_leaders_map(MPI_Comm comm){
 200   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 201     comm = smpi_process_comm_world();
 202   return comm->leaders_map;
 203 }
 204
 205 MPI_Comm smpi_comm_get_leaders_comm(MPI_Comm comm){
 206   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 207     comm = smpi_process_comm_world();
 208   return comm->leaders_comm;
 209 }
 210
 211 MPI_Comm smpi_comm_get_intra_comm(MPI_Comm comm){
 212   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED || comm==MPI_COMM_WORLD)
 213     return smpi_process_get_comm_intra();
 214   else return comm->intra_comm;
 215 }
 216
 217 int smpi_comm_is_uniform(MPI_Comm comm){
 218   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 219     comm = smpi_process_comm_world();
 220   return comm->is_uniform;
 221 }
 222
 223 int smpi_comm_is_blocked(MPI_Comm comm){
 224   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 225     comm = smpi_process_comm_world();
 226   return comm->is_blocked;
 227 }
 228
 229 MPI_Comm smpi_comm_split(MPI_Comm comm, int color, int key)
 230 {
 231   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 232     comm = smpi_process_comm_world();
 233   int system_tag = 123;
 234   int index, rank, size, i, j, count, reqs;
 235   int* sendbuf;
 236   int* recvbuf;
 237   int* rankmap;
 238   MPI_Group group, group_root, group_out;
 239   MPI_Request* requests;
 240
 241   group_root = group_out = NULL;
 242   group = smpi_comm_group(comm);
 243   rank = smpi_comm_rank(comm);
 244   size = smpi_comm_size(comm);
 245   /* Gather all colors and keys on rank 0 */
 246   sendbuf = xbt_new(int, 2);
 247   sendbuf[0] = color;
 248   sendbuf[1] = key;
 249   if(rank == 0) {
 250     recvbuf = xbt_new(int, 2 * size);
 251   } else {
 252     recvbuf = NULL;
 253   }
 254   smpi_mpi_gather(sendbuf, 2, MPI_INT, recvbuf, 2, MPI_INT, 0, comm);
 255   xbt_free(sendbuf);
 256   /* Do the actual job */
 257   if(rank == 0) {
 258     rankmap = xbt_new(int, 2 * size);
 259     for(i = 0; i < size; i++) {
 260       if(recvbuf[2 * i] == MPI_UNDEFINED) {
 261         continue;
 262       }
 263       count = 0;
 264       for(j = i + 1; j < size; j++)  {
 265         if(recvbuf[2 * i] == recvbuf[2 * j]) {
 266           recvbuf[2 * j] = MPI_UNDEFINED;
 267           rankmap[2 * count] = j;
 268           rankmap[2 * count + 1] = recvbuf[2 * j + 1];
 269           count++;
 270         }
 271       }
 272       /* Add self in the group */
 273       recvbuf[2 * i] = MPI_UNDEFINED;
 274       rankmap[2 * count] = i;
 275       rankmap[2 * count + 1] = recvbuf[2 * i + 1];
 276       count++;
 277       qsort(rankmap, count, 2 * sizeof(int), &smpi_compare_rankmap);
 278       group_out = smpi_group_new(count);
 279       if(i == 0) {
 280         group_root = group_out; /* Save root's group */
 281       }
 282       for(j = 0; j < count; j++) {
 283         //increment refcounter in order to avoid freeing the group too quick before copy
 284         index = smpi_group_index(group, rankmap[2 * j]);
 285         smpi_group_set_mapping(group_out, index, j);
 286       }
 287       requests = xbt_new(MPI_Request, count);
 288       reqs = 0;
 289       for(j = 0; j < count; j++) {
 290         if(rankmap[2 * j] != 0) {
 291           requests[reqs] = smpi_isend_init(&group_out, 1, MPI_PTR, rankmap[2 * j], system_tag, comm);
 292           reqs++;
 293         }
 294       }
 295       smpi_mpi_startall(reqs, requests);
 296       smpi_mpi_waitall(reqs, requests, MPI_STATUS_IGNORE);
 297       xbt_free(requests);
 298     }
 299     xbt_free(recvbuf);
 300     group_out = group_root; /* exit with root's group */
 301   } else {
 302     if(color != MPI_UNDEFINED) {
 303       smpi_mpi_recv(&group_out, 1, MPI_PTR, 0, system_tag, comm, MPI_STATUS_IGNORE);
 304       if(group_out){
 305         group_out=smpi_group_copy(group_out);
 306       }
 307     } /* otherwise, exit with group_out == NULL */
 308   }
 309   return group_out ? smpi_comm_new(group_out, NULL) : MPI_COMM_NULL;
 310 }
 311
 312 void smpi_comm_use(MPI_Comm comm){
 313   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 314     comm = smpi_process_comm_world();
 315   comm->refcount++;
 316 }
 317
 318 void smpi_comm_unuse(MPI_Comm comm){
 319   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 320     comm = smpi_process_comm_world();
 321   comm->refcount--;
 322   if(comm->refcount==0){
 323     if(comm->intra_comm != MPI_COMM_NULL)
 324       smpi_comm_unuse(comm->intra_comm);
 325     if(comm->leaders_comm != MPI_COMM_NULL)
 326       smpi_comm_unuse(comm->leaders_comm);
 327     if(comm->non_uniform_map !=NULL)
 328       xbt_free(comm->non_uniform_map);
 329     if(comm->leaders_map !=NULL)
 330       xbt_free(comm->leaders_map);
 331     if(comm->attributes !=NULL){
 332       xbt_dict_cursor_t cursor = NULL;
 333       int* key;
 334       void * value;
 335       int flag;
 336       xbt_dict_foreach(comm->attributes, cursor, key, value){
 337         smpi_key_elem elem = xbt_dict_get_or_null(smpi_keyvals, (const char*)key);
 338         if(elem)
 339           elem->delete_fn(comm, *key, &value, &flag);
 340       }
 341     }
 342     xbt_free(comm);
 343   }
 344 }
 345
 346 static int
 347 compare_ints (const void *a, const void *b)
 348 {
 349   const int *da = (const int *) a;
 350   const int *db = (const int *) b;
 351
 352   return (*da > *db) - (*da < *db);
 353 }
 354
 355 void smpi_comm_init_smp(MPI_Comm comm){
 356   int leader = -1;
 357
 358   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 359     comm = smpi_process_comm_world();
 360
 361   int comm_size =smpi_comm_size(comm);
 362
 363   // If we are in replay - perform an ugly hack
 364   // say to SimGrid that we are not in replay for a while, because we need
 365   // the buffers to be copied for the following calls
 366   int replaying = 0; //cache data to set it back again after
 367   if(smpi_process_get_replaying()){
 368    replaying=1;
 369    smpi_process_set_replaying(0);
 370   }
 371
 372   if(smpi_privatize_global_variables){ //we need to switch here, as the called function may silently touch global variables
 373      smpi_switch_data_segment(smpi_process_index());
 374    }
 375   //identify neighbours in comm
 376   //get the indexes of all processes sharing the same simix host
 377   xbt_swag_t process_list = simcall_host_get_process_list(SIMIX_host_self());
 378   int intra_comm_size = 0;
 379   //only one process/node, disable SMP support and return
 380 //  if(intra_comm_size==1){
 381 //      smpi_comm_set_intra_comm(comm, MPI_COMM_SELF);
 382 //      //smpi_comm_set_leaders_comm(comm, comm);
 383 //      smpi_process_set_comm_intra(MPI_COMM_SELF);
 384 //      return;
 385 //  }
 386
 387
 388   int i =0;
 389   int min_index=INT_MAX;//the minimum index will be the leader
 390   msg_process_t process = NULL;
 391   xbt_swag_foreach(process, process_list) {
 392     //is_in_comm=0;
 393     int index = SIMIX_process_get_PID(process) -1;
 394
 395     if(smpi_group_rank(smpi_comm_group(comm),  index)!=MPI_UNDEFINED){
 396         intra_comm_size++;
 397       //the process is in the comm
 398       if(index < min_index)
 399         min_index=index;
 400       i++;
 401     }
 402   }
 403   XBT_DEBUG("number of processes deployed on my node : %d", intra_comm_size);
 404   MPI_Group group_intra = smpi_group_new(intra_comm_size);
 405   i=0;
 406   process = NULL;
 407   xbt_swag_foreach(process, process_list) {
 408     //is_in_comm=0;
 409     int index = SIMIX_process_get_PID(process) -1;
 410     if(smpi_group_rank(smpi_comm_group(comm),  index)!=MPI_UNDEFINED){
 411       smpi_group_set_mapping(group_intra, index, i);
 412       i++;
 413     }
 414   }
 415
 416
 417   MPI_Comm comm_intra = smpi_comm_new(group_intra, NULL);
 418   //MPI_Comm shmem_comm = smpi_process_comm_intra();
 419   //int intra_rank = smpi_comm_rank(shmem_comm);
 420
 421
 422   //if(smpi_process_index()==min_index)
 423   leader=min_index;
 424
 425   int * leaders_map= (int*)xbt_malloc0(sizeof(int)*comm_size);
 426   int * leader_list= (int*)xbt_malloc0(sizeof(int)*comm_size);
 427   for(i=0; i<comm_size; i++){
 428       leader_list[i]=-1;
 429   }
 430
 431   smpi_coll_tuned_allgather_mpich(&leader, 1, MPI_INT , leaders_map, 1, MPI_INT, comm);
 432
 433   if(smpi_privatize_global_variables){ //we need to switch here, as the called function may silently touch global variables
 434      smpi_switch_data_segment(smpi_process_index());
 435    }
 436
 437   if(!comm->leaders_map){
 438     comm->leaders_map= leaders_map;
 439   }else{
 440     xbt_free(leaders_map);
 441   }
 442   int j=0;
 443   int leader_group_size = 0;
 444   for(i=0; i<comm_size; i++){
 445       int already_done=0;
 446       for(j=0;j<leader_group_size; j++){
 447         if(comm->leaders_map[i]==leader_list[j]){
 448             already_done=1;
 449         }
 450       }
 451       if(!already_done){
 452         leader_list[leader_group_size]=comm->leaders_map[i];
 453         leader_group_size++;
 454       }
 455   }
 456   qsort(leader_list, leader_group_size, sizeof(int),compare_ints);
 457
 458   MPI_Group leaders_group = smpi_group_new(leader_group_size);
 459
 460
 461   MPI_Comm leader_comm = MPI_COMM_NULL;
 462   if(MPI_COMM_WORLD!=MPI_COMM_UNINITIALIZED && comm!=MPI_COMM_WORLD){
 463     //create leader_communicator
 464     for (i=0; i< leader_group_size;i++)
 465       smpi_group_set_mapping(leaders_group, leader_list[i], i);
 466     leader_comm = smpi_comm_new(leaders_group, NULL);
 467     smpi_comm_set_leaders_comm(comm, leader_comm);
 468     smpi_comm_set_intra_comm(comm, comm_intra);
 469
 470     //create intracommunicator
 471    // smpi_comm_set_intra_comm(comm, smpi_comm_split(comm, *(int*)SIMIX_host_self(), comm_rank));
 472   }else{
 473     for (i=0; i< leader_group_size;i++)
 474       smpi_group_set_mapping(leaders_group, leader_list[i], i);
 475
 476     leader_comm = smpi_comm_new(leaders_group, NULL);
 477     if(smpi_comm_get_leaders_comm(comm)==MPI_COMM_NULL)
 478       smpi_comm_set_leaders_comm(comm, leader_comm);
 479     smpi_process_set_comm_intra(comm_intra);
 480   }
 481
 482   int is_uniform = 1;
 483
 484   // Are the nodes uniform ? = same number of process/node
 485   int my_local_size=smpi_comm_size(comm_intra);
 486   if(smpi_comm_rank(comm_intra)==0) {
 487     int* non_uniform_map = xbt_malloc0(sizeof(int)*leader_group_size);
 488     smpi_coll_tuned_allgather_mpich(&my_local_size, 1, MPI_INT,
 489         non_uniform_map, 1, MPI_INT, leader_comm);
 490     for(i=0; i < leader_group_size; i++) {
 491       if(non_uniform_map[0] != non_uniform_map[i]) {
 492         is_uniform = 0;
 493         break;
 494       }
 495     }
 496     if(!is_uniform && smpi_comm_is_uniform(comm)){
 497         comm->non_uniform_map= non_uniform_map;
 498     }else{
 499         xbt_free(non_uniform_map);
 500     }
 501     comm->is_uniform=is_uniform;
 502   }
 503   smpi_coll_tuned_bcast_mpich(&(comm->is_uniform),1, MPI_INT, 0, comm_intra );
 504
 505   if(smpi_privatize_global_variables){ //we need to switch here, as the called function may silently touch global variables
 506      smpi_switch_data_segment(smpi_process_index());
 507    }
 508   // Are the ranks blocked ? = allocated contiguously on the SMP nodes
 509   int is_blocked=1;
 510   int prev=smpi_group_rank(smpi_comm_group(comm), smpi_group_index(smpi_comm_group(comm_intra), 0));
 511     for (i=1; i<my_local_size; i++){
 512       int this=smpi_group_rank(smpi_comm_group(comm),smpi_group_index(smpi_comm_group(comm_intra), i));
 513       if(this!=prev+1){
 514         is_blocked=0;
 515         break;
 516       }
 517       prev = this;
 518   }
 519
 520   int global_blocked;
 521   smpi_mpi_allreduce(&is_blocked, &(global_blocked), 1,
 522             MPI_INT, MPI_LAND, comm);
 523
 524   if(MPI_COMM_WORLD==SMPI_UNINITIALIZED || comm==MPI_COMM_WORLD){
 525     if(smpi_comm_rank(comm)==0){
 526         comm->is_blocked=global_blocked;
 527     }
 528   }else{
 529     comm->is_blocked=global_blocked;
 530   }
 531   xbt_free(leader_list);
 532
 533   if(replaying==1)
 534     smpi_process_set_replaying(1);
 535 }
 536
 537
 538 int smpi_comm_attr_delete(MPI_Comm comm, int keyval){
 539   if(comm->attributes==NULL)
 540     return MPI_ERR_ARG;
 541
 542   xbt_dict_remove(comm->attributes, (const char*)&keyval);
 543   return MPI_SUCCESS;
 544 }
 545 int smpi_comm_attr_get(MPI_Comm comm, int keyval, void* attr_value, int* flag){
 546   xbt_ex_t ex;
 547   if(comm->attributes==NULL){
 548     *flag=0;
 549     return MPI_SUCCESS;
 550   }
 551   TRY {
 552     *(void**)attr_value = xbt_dict_get(comm->attributes, (const char*)&keyval);
 553     *flag=1;
 554   }
 555   CATCH(ex) {
 556     *flag=0;
 557     xbt_ex_free(ex);
 558   }
 559   return MPI_SUCCESS;
 560 }
 561
 562 int smpi_comm_attr_put(MPI_Comm comm, int keyval, void* attr_value){
 563   if(comm->attributes==NULL)
 564     comm->attributes=xbt_dict_new();
 565
 566   xbt_dict_set(comm->attributes, (const char*)&keyval, attr_value, NULL);
 567   return MPI_SUCCESS;
 568 }
 569