examples/smpi/MM/2.5D_MM.c

   1 /*!
   2  * 2.5D Block Matrix Multiplication example
   3  *
   4  * Authors: Quintin Jean-Noël
   5  */
   6
   7 #include "Matrix_init.h"
   8 #include "Summa.h"
   9 #include "2.5D_MM.h"
  10 #include "timer.h"
  11 #include <stdlib.h>
  12 #include "xbt/log.h"
  13 #define CHECK_25D 1
  14
  15  XBT_LOG_NEW_DEFAULT_CATEGORY(25D_MM,
  16                              "Messages specific for this msg example");
  17
  18 double two_dot_five(
  19                     size_t m, size_t k, size_t n,
  20                     size_t Block_size, size_t group, size_t key,
  21                     size_t size_row, size_t size_col, size_t NB_groups ){
  22   double *a,  *b,  *c, *res;
  23   /* Split the communicator into groups */
  24
  25   /* Find out my identity in the default communicator */
  26   int myrank;
  27   int NB_proc;
  28   int err;
  29   int useless = 0;
  30
  31
  32   double time, communication_time = 0;
  33   struct timespec start_time, end_time; //time mesure
  34   struct timespec end_time_intern; //time mesure
  35   struct timespec start_time_reduce, end_time_reduce; //time mesure
  36
  37   MPI_Comm my_world;
  38
  39   if ( group >= NB_groups ){
  40     XBT_DEBUG(
  41                 "Not enough group NB_groups : %zu my group id : %zu\n",
  42                 NB_groups, group);
  43     MPI_Comm_split(MPI_COMM_WORLD, 0, key, &my_world);
  44     return -1;
  45   }else{
  46     MPI_Comm_split(MPI_COMM_WORLD, 1, key, &my_world);
  47   }
  48
  49   MPI_Comm_size (my_world, &NB_proc);
  50
  51   if ( NB_proc < (int)(size_row*size_col*NB_groups) ){
  52     XBT_INFO(
  53                 "Not enough processors NB_proc : %d required : %zu\n",
  54                 NB_proc, size_row*size_col*NB_groups);
  55     return -1;
  56   }
  57
  58
  59
  60   MPI_Comm group_comm;
  61   MPI_Comm_split(my_world, group, key, &group_comm);
  62
  63   MPI_Comm_rank(group_comm, &myrank);
  64   MPI_Comm_size (group_comm, &NB_proc);
  65   /* for each group start the execution of his */
  66
  67
  68   NB_proc=size_row*size_col;
  69   size_t row = myrank / size_row;
  70   size_t col = myrank % size_row;
  71
  72
  73
  74
  75   /*-------------------------Check some mandatory conditions------------------*/
  76   size_t NB_Block = k / Block_size;
  77   if ( k % Block_size != 0 ){
  78     XBT_INFO(
  79                 "The matrix size has to be proportionnal to the number\
  80                 of blocks: %zu\n", NB_Block);
  81     return -1;
  82   }
  83
  84   if ( size_row > NB_Block || size_col > NB_Block ){
  85     XBT_INFO(
  86                 "Number of blocks is too small compare to the number of"
  87                 " processors (%zu,%zu) in a row or a col (%zu)\n",
  88                 size_col, size_row, NB_Block);
  89     return -1;
  90   }
  91
  92   if ( NB_Block % size_row != 0 || NB_Block % size_col != 0){
  93     XBT_INFO("The number of Block by processor is not an %s",
  94                 "integer\n");
  95     return -1;
  96   }
  97
  98
  99
 100   if(row >= size_col || col >= size_row){
 101     XBT_INFO( "I'm useless bye!!! col: %zu row: %zu, "
 102                 "size_col: %zu , size_row: %zu \n",
 103                 col,row,size_col,size_row);
 104     useless = 1;
 105   }
 106
 107
 108   if(useless == 1){
 109     /*----------------------Prepare the Communication Layer-------------------*/
 110     /* add useless processor on a new color to execute the matrix
 111      * multiplication with the other processors*/
 112
 113     /* Split comm size_to row and column comms */
 114     MPI_Comm row_comm, col_comm, group_line;
 115     MPI_Comm_split(my_world, myrank, MPI_UNDEFINED, &group_line);
 116     /* color by row, rank by column */
 117     MPI_Comm_split(group_comm, size_row, MPI_UNDEFINED, &row_comm);
 118     /* color by column, rank by row */
 119     MPI_Comm_split(group_comm, size_col, MPI_UNDEFINED, &col_comm);
 120     /*------------------------Communication Layer can be used-----------------*/
 121
 122     return 0;
 123   }
 124   XBT_DEBUG( "I'm initialized col: %zu row: %zu, "
 125               "size_col: %zu , size_row: %zu, my rank: %d \n"
 126               ,col,row,size_col,size_row, myrank);
 127
 128
 129
 130   /*------------------------Initialize the matrices---------------------------*/
 131
 132   /* think about a common interface
 133    *  int pdgemm( CblasRowMajor, CblasNoTrans, CblasNoTrans,
 134    *                 m, n, k, alpha, a, ia, ja, lda, b, ib, jb, ldb,
 135    *                 beta, c, ldc, Comm, rank );
 136    */
 137
 138   /*------------------------Prepare the Communication Layer-------------------*/
 139   /* Split comm size_to row and column comms */
 140   MPI_Comm row_comm, col_comm, group_line;
 141   MPI_Comm_split(my_world, myrank, group, &group_line);
 142   /* color by row, rank by column */
 143   MPI_Comm_split(group_comm, row, col, &row_comm);
 144   /* color by column, rank by row */
 145   MPI_Comm_split(group_comm, col, row, &col_comm);
 146   /*-------------------------Communication Layer can be used------------------*/
 147
 148   // matrix sizes
 149   m   = m   / size_col;
 150   n   = n   / size_row;
 151   size_t k_a = k / size_row;
 152   size_t k_b = k / size_col;
 153
 154
 155
 156   /*only on the group 0*/
 157   if( group == 0 ) {
 158     matrices_initialisation(&a, &b, &c, m, k_a, k_b, n, row, col);
 159     if( NB_groups > 1 ) res = malloc( sizeof(double)*m*n );
 160   } else matrices_allocation(&a, &b, &c, m, k_a, k_b, n);
 161
 162
 163   /*-------------------Configuration for Summa algorihtm--------------------*/
 164   /*--------------------Allocation of matrices block-------------------------*/
 165   double *a_Summa, *b_Summa;
 166   blocks_initialisation(&a_Summa, &b_Summa, m, Block_size, n);
 167
 168   /*--------------------Communication types for MPI--------------------------*/
 169   MPI_Datatype Block_a;
 170   MPI_Datatype Block_a_local;
 171   MPI_Datatype Block_b;
 172   MPI_Type_vector(m , Block_size, k_a, MPI_DOUBLE, &Block_a);
 173   MPI_Type_vector(m , Block_size, Block_size, MPI_DOUBLE, &Block_a_local);
 174   MPI_Type_vector(Block_size, n, n, MPI_DOUBLE, &Block_b);
 175   MPI_Type_commit(&Block_a);
 176   MPI_Type_commit(&Block_a_local);
 177   MPI_Type_commit(&Block_b);
 178   /*-------------Communication types for MPI are configured------------------*/
 179
 180
 181
 182
 183   MPI_Barrier(my_world);
 184   get_time(&start_time);
 185   if( NB_groups > 1 ) {
 186     err = MPI_Bcast(a, m*k_a, MPI_DOUBLE, 0, group_line);
 187     if (err != MPI_SUCCESS) {
 188       perror("Error Bcast A\n");
 189       return -1;
 190     }
 191     err = MPI_Bcast(b, n*k_b, MPI_DOUBLE, 0, group_line);
 192     if (err != MPI_SUCCESS) {
 193       perror("Error Bcast B\n");
 194       return -1;
 195     }
 196     MPI_Barrier(my_world);
 197   }
 198   get_time(&end_time_intern);
 199   communication_time += get_timediff(&start_time,&end_time_intern);
 200
 201   XBT_INFO( "group %zu NB_block: %zu, NB_groups %zu\n"
 202               ,group,NB_Block, NB_groups);
 203   XBT_INFO(
 204               "m %zu,  k_a %zu,  k_b %zu,  n %zu,  Block_size %zu, "
 205               "group*NB_Block/NB_groups %zu, "
 206               "(group+1)*NB_Block/NB_groups %zu, row %zu,  col %zu,"
 207               "size_row %zu,  size_col %zu\n" ,
 208               m, k_a, k_b, n, Block_size,
 209               group*NB_Block/NB_groups, (group+1)*NB_Block/NB_groups,
 210               row, col, size_row, size_col);
 211
 212
 213   Summa( a, b, c, k_a, n, n, m, k_a, k_b, n, Block_size,
 214           group*NB_Block/NB_groups, (group+1)*NB_Block/NB_groups,
 215           row, col, size_row, size_col, a_Summa, b_Summa, Block_a,
 216           Block_a_local, Block_b, row_comm, col_comm, 0);
 217
 218   /*-------------------------End Summa algorihtm-----------------------------*/
 219
 220   MPI_Comm_rank(group_line, &myrank);
 221
 222   MPI_Barrier(my_world);
 223   get_time(&start_time_reduce);
 224   if( NB_groups > 1 ) {
 225     // a gather is better?
 226     err = MPI_Reduce(c, res, m*n, MPI_DOUBLE, MPI_SUM, 0, group_line);
 227     if (err != MPI_SUCCESS) {
 228       perror("Error Bcast A\n");
 229       return -1;
 230     }
 231   }else{
 232     double *swap= c;
 233     c = res;
 234     res=swap;
 235   }
 236   MPI_Barrier(my_world);
 237   get_time(&end_time_reduce);
 238
 239   MPI_Barrier(my_world);
 240   get_time(&end_time);
 241   time = get_timediff(&start_time,&end_time);
 242   double reduce_time = get_timediff(&start_time_reduce,&end_time_reduce);
 243   printf("communication time: %le reduce time: %le nanoseconds, "
 244          "total time: %le nanoseconds\n",communication_time,reduce_time,time);
 245   MPI_Barrier(my_world);
 246
 247 #if CHECK_25D
 248   if(myrank == 0)
 249     check_result(res, a, b, m, n, k_a, k_b, row, col, size_row, size_col);
 250 #endif
 251
 252   // close properly the pragram
 253
 254   MPI_Type_free(&Block_a);
 255   MPI_Type_free(&Block_a_local);
 256   MPI_Type_free(&Block_b);
 257
 258   free(a_Summa);
 259   free(b_Summa);
 260
 261
 262   free( a );
 263   free( b );
 264   if( NB_groups > 1 ) {
 265     free( c );
 266   }
 267   free(res);
 268
 269   MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);
 270   MPI_Comm_free(&my_world);
 271   MPI_Comm_free(&group_comm);
 272   MPI_Comm_free(&group_line);
 273   MPI_Comm_free(&row_comm);
 274   MPI_Comm_free(&col_comm);
 275   return 0;
 276 }
 277
 278
 279