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

   1 #include "colls.h"
   2
   3 static int bcast_NTSL_segment_size_in_byte = 8192;
   4
   5 #define HEADER_SIZE 1024
   6 #define MAX_NODE 1024
   7
   8 /* Non-topology-specific pipelined linear-bcast function */
   9 int smpi_coll_tuned_bcast_arrival_pattern_aware(void *buf, int count,
  10                                                 MPI_Datatype datatype, int root,
  11                                                 MPI_Comm comm)
  12 {
  13   int tag = 50;
  14   MPI_Status status;
  15   MPI_Request request;
  16   MPI_Request *send_request_array;
  17   MPI_Request *recv_request_array;
  18   MPI_Status *send_status_array;
  19   MPI_Status *recv_status_array;
  20
  21   MPI_Status temp_status_array[MAX_NODE];
  22
  23   int rank, size;
  24   int i, j;
  25
  26   int sent_count;
  27   int header_index;
  28   int flag_array[MAX_NODE];
  29   int already_sent[MAX_NODE];
  30
  31   int header_buf[HEADER_SIZE];
  32   char temp_buf[MAX_NODE];
  33
  34   MPI_Aint extent;
  35   MPI_Type_extent(datatype, &extent);
  36
  37   /* destination */
  38   int to;
  39
  40
  41
  42   MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);
  43   MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size);
  44
  45
  46   /* segment is segment size in number of elements (not bytes) */
  47   int segment = bcast_NTSL_segment_size_in_byte / extent;
  48
  49   /* pipeline length */
  50   int pipe_length = count / segment;
  51
  52   /* use for buffer offset for sending and receiving data = segment size in byte */
  53   int increment = segment * extent;
  54
  55   /* if the input size is not divisible by segment size =>
  56      the small remainder will be done with native implementation */
  57   int remainder = count % segment;
  58
  59   /* if root is not zero send to rank zero first
  60      this can be modified to make it faster by using logical src, dst.
  61    */
  62   if (root != 0) {
  63     if (rank == root) {
  64       MPI_Send(buf, count, datatype, 0, tag, comm);
  65     } else if (rank == 0) {
  66       MPI_Recv(buf, count, datatype, root, tag, comm, &status);
  67     }
  68   }
  69
  70   /* value == 0 means root has not send data (or header) to the node yet */
  71   for (i = 0; i < MAX_NODE; i++) {
  72     already_sent[i] = 0;
  73   }
  74
  75   /* when a message is smaller than a block size => no pipeline */
  76   if (count <= segment) {
  77     if (rank == 0) {
  78       sent_count = 0;
  79
  80       while (sent_count < (size - 1)) {
  81         for (i = 1; i < size; i++) {
  82           MPI_Iprobe(i, MPI_ANY_TAG, MPI_COMM_WORLD, &flag_array[i],
  83                      MPI_STATUSES_IGNORE);
  84         }
  85
  86         header_index = 0;
  87         /* recv 1-byte message */
  88         for (i = 1; i < size; i++) {
  89
  90           /* message arrive */
  91           if ((flag_array[i] == 1) && (already_sent[i] == 0)) {
  92             MPI_Recv(temp_buf, 1, MPI_CHAR, i, tag, MPI_COMM_WORLD, &status);
  93             header_buf[header_index] = i;
  94             header_index++;
  95             sent_count++;
  96
  97             /* will send in the next step */
  98             already_sent[i] = 1;
  99           }
 100         }
 101
 102         /* send header followed by data */
 103         if (header_index != 0) {
 104           header_buf[header_index] = -1;
 105           to = header_buf[0];
 106           MPI_Send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, to, tag, comm);
 107           MPI_Send(buf, count, datatype, to, tag, comm);
 108         }
 109
 110         /* randomly MPI_Send to one */
 111         else {
 112           /* search for the first node that never received data before */
 113           for (i = 1; i < size; i++) {
 114             if (already_sent[i] == 0) {
 115               header_buf[0] = i;
 116               header_buf[1] = -1;
 117               MPI_Send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, i, tag, comm);
 118               MPI_Send(buf, count, datatype, i, tag, comm);
 119               already_sent[i] = 1;
 120               sent_count++;
 121               break;
 122             }
 123           }
 124         }
 125
 126
 127       }                         /* while loop */
 128     }
 129
 130     /* non-root */
 131     else {
 132
 133       /* send 1-byte message to root */
 134       MPI_Send(temp_buf, 1, MPI_CHAR, 0, tag, comm);
 135
 136       /* wait for header and data, forward when required */
 137       MPI_Recv(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, MPI_ANY_SOURCE, tag, comm,
 138                &status);
 139       MPI_Recv(buf, count, datatype, MPI_ANY_SOURCE, tag, comm, &status);
 140
 141       /* search for where it is */
 142       int myordering = 0;
 143       while (rank != header_buf[myordering]) {
 144         myordering++;
 145       }
 146
 147       /* send header followed by data */
 148       if (header_buf[myordering + 1] != -1) {
 149         MPI_Send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, header_buf[myordering + 1],
 150                  tag, comm);
 151         MPI_Send(buf, count, datatype, header_buf[myordering + 1], tag, comm);
 152       }
 153     }
 154   }
 155   /* pipeline bcast */
 156   else {
 157     send_request_array =
 158         (MPI_Request *) malloc((size + pipe_length) * sizeof(MPI_Request));
 159     recv_request_array =
 160         (MPI_Request *) malloc((size + pipe_length) * sizeof(MPI_Request));
 161     send_status_array =
 162         (MPI_Status *) malloc((size + pipe_length) * sizeof(MPI_Status));
 163     recv_status_array =
 164         (MPI_Status *) malloc((size + pipe_length) * sizeof(MPI_Status));
 165
 166     if (rank == 0) {
 167       //double start2 = MPI_Wtime();
 168       sent_count = 0;
 169       //int iteration = 0;
 170       while (sent_count < (size - 1)) {
 171         //iteration++;
 172         //start = MPI_Wtime();
 173         for (i = 1; i < size; i++) {
 174           MPI_Iprobe(i, MPI_ANY_TAG, MPI_COMM_WORLD, &flag_array[i],
 175                      &temp_status_array[i]);
 176         }
 177         //total = MPI_Wtime() - start;
 178         //total *= 1000;
 179         //printf("Iprobe time = %.2f\n",total);
 180         header_index = 0;
 181
 182         MPI_Wtime();
 183         /* recv 1-byte message */
 184         for (i = 1; i < size; i++) {
 185           /* message arrive */
 186           if ((flag_array[i] == 1) && (already_sent[i] == 0)) {
 187             MPI_Recv(&temp_buf[i], 1, MPI_CHAR, i, tag, MPI_COMM_WORLD,
 188                      &status);
 189             header_buf[header_index] = i;
 190             header_index++;
 191             sent_count++;
 192
 193             /* will send in the next step */
 194             already_sent[i] = 1;
 195           }
 196         }
 197         //total = MPI_Wtime() - start;
 198         //total *= 1000;
 199         //printf("Recv 1-byte time = %.2f\n",total);
 200
 201         /*
 202            if (header_index != 0) {
 203            printf("header index = %d node = ",header_index);
 204            for (i=0;i<header_index;i++) {
 205            printf("%d ",header_buf[i]);
 206            }
 207            printf("\n");
 208            }
 209          */
 210
 211         /* send header followed by data */
 212         if (header_index != 0) {
 213           header_buf[header_index] = -1;
 214           to = header_buf[0];
 215
 216           //start = MPI_Wtime();
 217
 218           /* send header */
 219           MPI_Send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, to, tag, comm);
 220
 221           //total = MPI_Wtime() - start;
 222           //total *= 1000;
 223           //printf("\tSend header to %d time = %.2f\n",to,total);
 224
 225           //start = MPI_Wtime();
 226
 227           /* send data - non-pipeline case */
 228
 229           if (0 == 1) {
 230             //if (header_index == 1) {
 231             MPI_Send(buf, count, datatype, to, tag, comm);
 232           }
 233
 234
 235           /* send data - pipeline */
 236           else {
 237             for (i = 0; i < pipe_length; i++) {
 238               MPI_Send((char *)buf + (i * increment), segment, datatype, to, tag, comm);
 239             }
 240             //MPI_Waitall((pipe_length), send_request_array, send_status_array);
 241           }
 242           //total = MPI_Wtime() - start;
 243           //total *= 1000;
 244           //printf("\tSend data to %d time = %.2f\n",to,total);
 245
 246         }
 247
 248
 249
 250         /* randomly MPI_Send to one node */
 251         else {
 252           /* search for the first node that never received data before */
 253           for (i = 1; i < size; i++) {
 254             if (already_sent[i] == 0) {
 255               header_buf[0] = i;
 256               header_buf[1] = -1;
 257               to = i;
 258
 259               //start = MPI_Wtime();
 260               MPI_Send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, to, tag, comm);
 261
 262               /* still need to chop data so that we can use the same non-root code */
 263               for (j = 0; j < pipe_length; j++) {
 264                 MPI_Send((char *)buf + (j * increment), segment, datatype, to, tag,
 265                          comm);
 266               }
 267
 268               //MPI_Send(buf,count,datatype,to,tag,comm);
 269               //MPI_Wait(&request,MPI_STATUS_IGNORE);
 270
 271               //total = MPI_Wtime() - start;
 272               //total *= 1000;
 273               //printf("SEND TO SINGLE node %d time = %.2f\n",i,total);
 274
 275
 276               already_sent[i] = 1;
 277               sent_count++;
 278               break;
 279             }
 280           }
 281         }
 282
 283       }                         /* while loop */
 284
 285       //total = MPI_Wtime() - start2;
 286       //total *= 1000;
 287       //printf("Node zero iter = %d time = %.2f\n",iteration,total);
 288     }
 289
 290     /* rank 0 */
 291     /* none root */
 292     else {
 293       /* send 1-byte message to root */
 294       MPI_Send(temp_buf, 1, MPI_CHAR, 0, tag, comm);
 295
 296       /* wait for header forward when required */
 297       MPI_Irecv(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, MPI_ANY_SOURCE, tag, comm,
 298                 &request);
 299       MPI_Wait(&request, MPI_STATUS_IGNORE);
 300
 301       /* search for where it is */
 302       int myordering = 0;
 303       while (rank != header_buf[myordering]) {
 304         myordering++;
 305       }
 306
 307       /* send header when required */
 308       if (header_buf[myordering + 1] != -1) {
 309         MPI_Send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, header_buf[myordering + 1],
 310                  tag, comm);
 311       }
 312
 313       /* receive data */
 314
 315       if (0 == -1) {
 316         //if (header_buf[1] == -1) {
 317         MPI_Irecv(buf, count, datatype, 0, tag, comm, &request);
 318         MPI_Wait(&request, MPI_STATUS_IGNORE);
 319         //printf("\t\tnode %d ordering = %d receive data from root\n",rank,myordering);
 320       } else {
 321         for (i = 0; i < pipe_length; i++) {
 322           MPI_Irecv((char *)buf + (i * increment), segment, datatype, MPI_ANY_SOURCE,
 323                     tag, comm, &recv_request_array[i]);
 324         }
 325       }
 326
 327       /* send data */
 328       if (header_buf[myordering + 1] != -1) {
 329         for (i = 0; i < pipe_length; i++) {
 330           MPI_Wait(&recv_request_array[i], MPI_STATUS_IGNORE);
 331           MPI_Isend((char *)buf + (i * increment), segment, datatype,
 332                     header_buf[myordering + 1], tag, comm,
 333                     &send_request_array[i]);
 334         }
 335         MPI_Waitall((pipe_length), send_request_array, send_status_array);
 336       }
 337
 338     }
 339
 340     free(send_request_array);
 341     free(recv_request_array);
 342     free(send_status_array);
 343     free(recv_status_array);
 344   }                             /* end pipeline */
 345
 346   /* when count is not divisible by block size, use default BCAST for the remainder */
 347   if ((remainder != 0) && (count > segment)) {
 348     MPI_Bcast((char *)buf + (pipe_length * increment), remainder, datatype, root, comm);
 349   }
 350
 351   return MPI_SUCCESS;
 352 }