src/surf/surf_routing_cluster_fat_tree.cpp

   1 #include "surf_routing_cluster_fat_tree.hpp"
   2 #include "xbt/lib.h"
   3
   4 #include <boost/algorithm/string/split.hpp>
   5 #include <boost/algorithm/string/classification.hpp>
   6 #include <iostream>
   7 #include <fstream>
   8
   9
  10 AsClusterFatTree::AsClusterFatTree() : levels(0) {}
  11
  12 AsClusterFatTree::~AsClusterFatTree() {
  13   for (unsigned int i = 0 ; i < this->nodes.size() ; i++) {
  14     delete this->nodes[i];
  15   }
  16 }
  17
  18 bool AsClusterFatTree::isInSubTree(FatTreeNode *root, FatTreeNode *node) {
  19   // stub
  20   return false;
  21 }
  22 void AsClusterFatTree::getRouteAndLatency(RoutingEdgePtr src,
  23                                           RoutingEdgePtr dst,
  24                                           sg_platf_route_cbarg_t into,
  25                                           double *latency) {
  26   FatTreeNode *source, *destination, *currentNode;
  27   std::vector<NetworkLink*> route;
  28   source = this->nodes.find(src->getId())->second;
  29   destination = this->nodes.find(dst->getId())->second;
  30
  31   int d, k; // as in d-mod-k
  32
  33   currentNode = source;
  34
  35   // up part
  36   while (!isInSubTree(currentNode, destination)) {
  37     d = destination->position;
  38
  39     for (unsigned int i = 0 ; i < currentNode->level ; i++) {
  40       d /= this->upperLevelNodesNumber[i];
  41     }
  42      k = this->upperLevelNodesNumber[currentNode->level] *
  43       this->lowerLevelNodesNumber[currentNode->level];
  44      d = d % k;
  45      route.push_back(currentNode->parents[d]->upLink);
  46      currentNode = currentNode->parents[d]->upNode;
  47   }
  48
  49   // Down part
  50   while(currentNode != destination) {
  51     for(unsigned int i = 0 ; i < currentNode->children.size() ; i++) {
  52       if(i % this->lowerLevelNodesNumber[currentNode->level] ==
  53          destination->label[currentNode->level]) {
  54         route.push_back(currentNode->children[i]->downLink);
  55         currentNode = currentNode->children[i]->downNode;
  56       }
  57     }
  58   }
  59 }
  60
  61 /* This function makes the assumption that parse_specific_arguments() and
  62  * addNodes() have already been called
  63  */
  64 void AsClusterFatTree::create_links(sg_platf_cluster_cbarg_t cluster){
  65   if(this->levels == 0) {
  66     return;
  67   }
  68   this->generateSwitches();
  69   this->generateLabels();
  70   unsigned int k = 0;
  71   // Nodes are totally ordered, by level and then by position, in this->nodes
  72   for (unsigned int i = 0 ; i < this->levels ; i++) {
  73     for (unsigned int j = 0 ; j < this->nodesByLevel[i] ; j++) {
  74       if(i != this->levels - 1) {
  75         for(unsigned int l = 0 ; l < this->nodesByLevel[i+1] ; l++) {
  76           this->connectNodeToParents(cluster, this->nodes[k]);
  77         }
  78       }
  79       k++;
  80     }
  81   }
  82 }
  83
  84 int AsClusterFatTree::connectNodeToParents(sg_platf_cluster_cbarg_t cluster,
  85                                            FatTreeNode *node) {
  86   FatTreeNode* currentParentNode;
  87   int connectionsNumber = 0;
  88   const int level = node->level;
  89   currentParentNode = this->nodes[this->getLevelPosition(level + 1)];
  90   for (unsigned int i = 0 ; i < this->nodesByLevel[level] ; i++ ) {
  91     if(this->areRelated(currentParentNode, node)) {
  92       for (unsigned int j = 0 ; j < this->lowerLevelPortsNumber[level + 1] ; j++) {
  93       this->addLink(cluster, currentParentNode, node->label[level + 1] +
  94                     j * this->lowerLevelNodesNumber[level + 1], node,
  95                     currentParentNode->label[level + 1] +
  96                     j * this->upperLevelNodesNumber[level + 1]);
  97       }
  98       connectionsNumber++;
  99     }
 100   }
 101   return connectionsNumber;
 102 }
 103
 104
 105 bool AsClusterFatTree::areRelated(FatTreeNode *parent, FatTreeNode *child) {
 106   if (parent->level != child->level + 1) {
 107     return false;
 108   }
 109
 110   for (unsigned int i = 0 ; i < this->levels; i++) {
 111     if (parent->label[i] != child->label[i] && i != parent->level) {
 112       return false;
 113     }
 114   }
 115   return true;
 116 }
 117
 118 void AsClusterFatTree::generateSwitches() {
 119   this->nodesByLevel.resize(this->levels, 0);
 120   unsigned int nodesRequired = 0;
 121
 122   // We take care of the number of nodes by level
 123   this->nodesByLevel[0] = 1;
 124   for (unsigned int i = 0 ; i < this->levels ; i++) {
 125     this->nodesByLevel[0] *= this->lowerLevelNodesNumber[i];
 126   }
 127
 128
 129   if(this->nodesByLevel[0] < this->nodes.size()) {
 130     surf_parse_error("There is not enough nodes to fit to the described topology."
 131                      " Please check your platform description (We need %d nodes, we only got %zu)",
 132                      this->nodesByLevel[0], this->nodes.size());
 133     return;
 134   }
 135
 136   for (unsigned int i = 0 ; i < this->levels ; i++) {
 137     int nodesInThisLevel = 1;
 138
 139     for (unsigned int j = 0 ;  j <= i ; j++) {
 140       nodesInThisLevel *= this->upperLevelNodesNumber[j];
 141     }
 142
 143     for (unsigned int j = i+1 ; j < this->levels ; j++) {
 144       nodesInThisLevel *= this->lowerLevelNodesNumber[j];
 145     }
 146
 147     this->nodesByLevel[i+1] = nodesInThisLevel;
 148     nodesRequired += nodesInThisLevel;
 149   }
 150
 151
 152   // If we have to many compute nodes, we ditch them
 153   if (this->nodesByLevel[0] > this->nodes.size()) {
 154     for (unsigned int i = this->nodesByLevel[0] ; i < this->nodes.size() ; i++) {
 155       delete this->nodes[i];
 156     }
 157   }
 158
 159   // We create the switches
 160   int k = 0;
 161   for (unsigned int i = 0 ; i < this->levels ; i++) {
 162     for (unsigned int j = 0 ; j < this->nodesByLevel[i] ; j++) {
 163       FatTreeNode* newNode;
 164       newNode = new FatTreeNode(--k, i + 1, j);
 165       newNode->children.resize(this->lowerLevelNodesNumber[i] *
 166                                this->lowerLevelPortsNumber[i]);
 167       if (i != this->levels - 1) {
 168         newNode->parents.resize(this->upperLevelNodesNumber[i + 1]);
 169       }
 170       this->nodes.insert(std::make_pair(k,newNode));
 171     }
 172   }
 173 }
 174
 175 void AsClusterFatTree::generateLabels() {
 176   // TODO : check if nodesByLevel and nodes are filled
 177   for (unsigned int i = 0 ; i < this->levels ; i++) {
 178     std::vector<int> maxLabel(this->nodesByLevel[i]);
 179     std::vector<int> currentLabel(this->nodesByLevel[i], 0);
 180     unsigned int k = 0;
 181     for (unsigned int j = 0 ; j < this->nodesByLevel[i] ; j++) {
 182       maxLabel[j] = j > i ?
 183         this->lowerLevelNodesNumber[i] : this->upperLevelNodesNumber[i];
 184     }
 185
 186     for (unsigned int j = 0 ; j < this->nodesByLevel[i] ; j++) {
 187       this->nodes[k]->label.assign(currentLabel.begin(), currentLabel.end());
 188
 189       int remainder = 0;
 190
 191       do {
 192         int pos = currentLabel.size() - 1;
 193         remainder = ++currentLabel[pos] / maxLabel[pos];
 194         currentLabel[pos] = currentLabel[pos] % maxLabel[pos];
 195         --pos;
 196       }
 197       while(remainder != 0);
 198         k++;
 199     }
 200   }
 201 }
 202
 203
 204 int AsClusterFatTree::getLevelPosition(const unsigned  int level) {
 205   if (level > this->levels - 1) {
 206     // Well, that should never happen. Maybe should we throw instead.
 207     return -1;
 208   }
 209   int tempPosition = 0;
 210
 211   for (unsigned int i = 0 ; i < level ; i++) {
 212     tempPosition += this->nodesByLevel[i];
 213   }
 214  return tempPosition;
 215 }
 216
 217 void AsClusterFatTree::addComputeNodes(std::vector<int> const& id) {
 218   using std::make_pair;
 219   FatTreeNode* newNode;
 220   for (size_t  i = 0 ; i < id.size() ; i++) {
 221     newNode = new FatTreeNode(id[i], 0, i);
 222     newNode->parents.resize(this->upperLevelNodesNumber[0] * this->lowerLevelPortsNumber[i]);
 223     this->nodes.insert(make_pair(id[i],newNode));
 224   }
 225 }
 226
 227 void AsClusterFatTree::addLink(sg_platf_cluster_cbarg_t cluster,
 228                                FatTreeNode *parent, unsigned int parentPort,
 229                                FatTreeNode *child, unsigned int childPort) {
 230   FatTreeLink *newLink;
 231   newLink = new FatTreeLink(cluster, parent, child);
 232
 233   parent->children[parentPort] = newLink;
 234   child->parents[childPort] = newLink;
 235
 236   this->links.push_back(newLink);
 237
 238
 239
 240 }
 241
 242 void AsClusterFatTree::parse_specific_arguments(sg_platf_cluster_cbarg_t
 243                                                 cluster) {
 244   std::vector<string> parameters;
 245   std::vector<string> tmp;
 246   boost::split(parameters, cluster->topo_parameters, boost::is_any_of(";"));
 247
 248
 249   // TODO : we have to check for zeros and negative numbers, or it might crash
 250   if (parameters.size() != 4){
 251     surf_parse_error("Fat trees are defined by the levels number and 3 vectors"
 252                      ", see the documentation for more informations");
 253     // Well, there's no doc, yet
 254   }
 255
 256   // The first parts of topo_parameters should be the levels number
 257   this->levels = std::atoi(tmp[0].c_str()); // stoi() only in C++11...
 258
 259   // Then, a l-sized vector standing for the childs number by level
 260   boost::split(tmp, parameters[1], boost::is_any_of(","));
 261   if(tmp.size() != this->levels) {
 262     surf_parse_error("Fat trees are defined by the levels number and 3 vectors"
 263                      ", see the documentation for more informations");
 264   }
 265   for(size_t i = 0 ; i < tmp.size() ; i++){
 266     this->lowerLevelNodesNumber.push_back(std::atoi(tmp[i].c_str()));
 267   }
 268
 269   // Then, a l-sized vector standing for the parents number by level
 270   boost::split(tmp, parameters[2], boost::is_any_of(","));
 271   if(tmp.size() != this->levels) {
 272     surf_parse_error("Fat trees are defined by the levels number and 3 vectors"
 273                      ", see the documentation for more informations");
 274   }
 275   for(size_t i = 0 ; i < tmp.size() ; i++){
 276     this->upperLevelNodesNumber.push_back(std::atoi(tmp[i].c_str()));
 277   }
 278
 279   // Finally, a l-sized vector standing for the ports number with the lower level
 280   boost::split(tmp, parameters[3], boost::is_any_of(","));
 281   if(tmp.size() != this->levels) {
 282     surf_parse_error("Fat trees are defined by the levels number and 3 vectors"
 283                      ", see the documentation for more informations");
 284
 285   }
 286   for(size_t i = 0 ; i < tmp.size() ; i++){
 287     this->lowerLevelPortsNumber.push_back(std::atoi(tmp[i].c_str()));
 288   }
 289 }
 290
 291
 292 void AsClusterFatTree::generateDotFile(const string& filename) const {
 293   ofstream file;
 294   /* Maybe should we get directly a char*, as open takes strings only beginning
 295    * with C++11...
 296    */
 297   file.open(filename.c_str(), ios::out | ios::trunc);
 298
 299   if(file.is_open()) {
 300     // That could also be greatly clarified with C++11
 301     std::vector<FatTreeLink*>::const_iterator iter;
 302     file << "graph AsClusterFatTree {\n";
 303     for (iter = this->links.begin() ; iter != this->links.end() ; iter++ ) {
 304       file << (*iter)->downNode->id
 305              << " -- "
 306            << (*iter)->upNode->id
 307              << ";\n";
 308     }
 309     file << "}";
 310     file.close();
 311   }
 312   else {
 313     std::cerr << "Unable to open file " << filename << std::endl;
 314     return;
 315   }
 316 }
 317
 318 FatTreeNode::FatTreeNode(int id, int level, int position) : id(id),
 319                                                             level(level),
 320                                                             position(position){}
 321
 322 FatTreeLink::FatTreeLink(sg_platf_cluster_cbarg_t cluster, FatTreeNode *downNode,
 323                          FatTreeNode *upNode) : upNode(upNode),
 324                                                 downNode(downNode) {
 325   static int uniqueId = 0;
 326   s_sg_platf_link_cbarg_t linkTemplate;
 327   linkTemplate.bandwidth = cluster->bw;
 328   linkTemplate.latency = cluster->lat;
 329   linkTemplate.state = SURF_RESOURCE_ON;
 330   linkTemplate.policy = cluster->sharing_policy; // Maybe should we do sthg with that ?
 331
 332
 333   NetworkLink* link;
 334   linkTemplate.id = bprintf("link_from_%d_to_%d_%d_UP", downNode->id, upNode->id, uniqueId);
 335   sg_platf_new_link(&linkTemplate);
 336   link = (NetworkLink*) xbt_lib_get_or_null(link_lib, linkTemplate.id, SURF_LINK_LEVEL);
 337   this->upLink = link; // check link?
 338   linkTemplate.id = bprintf("link_from_%d_to_%d_%d_DOWN", downNode->id, upNode->id, uniqueId);
 339   sg_platf_new_link(&linkTemplate);
 340   link = (NetworkLink*) xbt_lib_get_or_null(link_lib, linkTemplate.id, SURF_LINK_LEVEL);
 341   this->downLink = link; // check link ?
 342
 343   uniqueId++;
 344
 345 }
 346