src/smpi/colls/reduce_scatter-mpich.c

   1 #include "colls_private.h"
   2
   3 static inline int MPIU_Mirror_permutation(unsigned int x, int bits)
   4 {
   5     /* a mask for the high order bits that should be copied as-is */
   6     int high_mask = ~((0x1 << bits) - 1);
   7     int retval = x & high_mask;
   8     int i;
   9
  10     for (i = 0; i < bits; ++i) {
  11         unsigned int bitval = (x & (0x1 << i)) >> i; /* 0x1 or 0x0 */
  12         retval |= bitval << ((bits - i) - 1);
  13     }
  14
  15     return retval;
  16 }
  17
  18
  19 int smpi_coll_tuned_reduce_scatter_mpich_pair(void *sendbuf, void *recvbuf, int recvcounts[],
  20                               MPI_Datatype datatype, MPI_Op op, MPI_Comm comm)
  21 {
  22     int   rank, comm_size, i;
  23     MPI_Aint extent, true_extent, true_lb;
  24     int  *disps;
  25     void *tmp_recvbuf;
  26     int mpi_errno = MPI_SUCCESS;
  27     int total_count, dst, src;
  28     int is_commutative;
  29     comm_size = smpi_comm_size(comm);
  30     rank = smpi_comm_rank(comm);
  31
  32     extent =smpi_datatype_get_extent(datatype);
  33     smpi_datatype_extent(datatype, &true_lb, &true_extent);
  34
  35     if (smpi_op_is_commute(op)) {
  36         is_commutative = 1;
  37     }
  38
  39     disps = (int*)xbt_malloc( comm_size * sizeof(int));
  40
  41     total_count = 0;
  42     for (i=0; i<comm_size; i++) {
  43         disps[i] = total_count;
  44         total_count += recvcounts[i];
  45     }
  46
  47     if (total_count == 0) {
  48         return MPI_ERR_COUNT;
  49     }
  50
  51         if (sendbuf != MPI_IN_PLACE) {
  52             /* copy local data into recvbuf */
  53             smpi_datatype_copy(((char *)sendbuf+disps[rank]*extent),
  54                                        recvcounts[rank], datatype, recvbuf,
  55                                        recvcounts[rank], datatype);
  56         }
  57
  58         /* allocate temporary buffer to store incoming data */
  59         tmp_recvbuf = (void*)xbt_malloc(recvcounts[rank]*(max(true_extent,extent))+1);
  60         /* adjust for potential negative lower bound in datatype */
  61         tmp_recvbuf = (void *)((char*)tmp_recvbuf - true_lb);
  62
  63         for (i=1; i<comm_size; i++) {
  64             src = (rank - i + comm_size) % comm_size;
  65             dst = (rank + i) % comm_size;
  66
  67             /* send the data that dst needs. recv data that this process
  68                needs from src into tmp_recvbuf */
  69             if (sendbuf != MPI_IN_PLACE)
  70                 smpi_mpi_sendrecv(((char *)sendbuf+disps[dst]*extent),
  71                                              recvcounts[dst], datatype, dst,
  72                                              COLL_TAG_SCATTER, tmp_recvbuf,
  73                                              recvcounts[rank], datatype, src,
  74                                              COLL_TAG_SCATTER, comm,
  75                                              MPI_STATUS_IGNORE);
  76             else
  77                 smpi_mpi_sendrecv(((char *)recvbuf+disps[dst]*extent),
  78                                              recvcounts[dst], datatype, dst,
  79                                              COLL_TAG_SCATTER, tmp_recvbuf,
  80                                              recvcounts[rank], datatype, src,
  81                                              COLL_TAG_SCATTER, comm,
  82                                              MPI_STATUS_IGNORE);
  83
  84             if (is_commutative || (src < rank)) {
  85                 if (sendbuf != MPI_IN_PLACE) {
  86                      smpi_op_apply( op,
  87                                                   tmp_recvbuf, recvbuf, &recvcounts[rank],
  88                                &datatype);
  89                 }
  90                 else {
  91                     smpi_op_apply(op,
  92                         tmp_recvbuf, ((char *)recvbuf+disps[rank]*extent),
  93                         &recvcounts[rank], &datatype);
  94                     /* we can't store the result at the beginning of
  95                        recvbuf right here because there is useful data
  96                        there that other process/processes need. at the
  97                        end, we will copy back the result to the
  98                        beginning of recvbuf. */
  99                 }
 100             }
 101             else {
 102                 if (sendbuf != MPI_IN_PLACE) {
 103                     smpi_op_apply(op,
 104                        recvbuf, tmp_recvbuf, &recvcounts[rank], &datatype);
 105                     /* copy result back into recvbuf */
 106                     mpi_errno = smpi_datatype_copy(tmp_recvbuf, recvcounts[rank],
 107                                                datatype, recvbuf,
 108                                                recvcounts[rank], datatype);
 109                     if (mpi_errno) return(mpi_errno);
 110                 }
 111                 else {
 112                     smpi_op_apply(op,
 113                         ((char *)recvbuf+disps[rank]*extent),
 114                         tmp_recvbuf, &recvcounts[rank], &datatype);
 115                     /* copy result back into recvbuf */
 116                     mpi_errno = smpi_datatype_copy(tmp_recvbuf, recvcounts[rank],
 117                                                datatype,
 118                                                ((char *)recvbuf +
 119                                                 disps[rank]*extent),
 120                                                recvcounts[rank], datatype);
 121                     if (mpi_errno) return(mpi_errno);
 122                 }
 123             }
 124         }
 125
 126         /* if MPI_IN_PLACE, move output data to the beginning of
 127            recvbuf. already done for rank 0. */
 128         if ((sendbuf == MPI_IN_PLACE) && (rank != 0)) {
 129             mpi_errno = smpi_datatype_copy(((char *)recvbuf +
 130                                         disps[rank]*extent),
 131                                        recvcounts[rank], datatype,
 132                                        recvbuf,
 133                                        recvcounts[rank], datatype );
 134             if (mpi_errno) return(mpi_errno);
 135         }
 136
 137 return MPI_SUCCESS;
 138 }
 139
 140
 141 int smpi_coll_tuned_reduce_scatter_mpich_noncomm(void *sendbuf, void *recvbuf, int recvcounts[],
 142                               MPI_Datatype datatype, MPI_Op op, MPI_Comm comm)
 143 {
 144     int mpi_errno = MPI_SUCCESS;
 145     int comm_size = smpi_comm_size(comm) ;
 146     int rank = smpi_comm_rank(comm);
 147     int pof2;
 148     int log2_comm_size;
 149     int i, k;
 150     int recv_offset, send_offset;
 151     int block_size, total_count, size;
 152     MPI_Aint true_extent, true_lb;
 153     int buf0_was_inout;
 154     void *tmp_buf0;
 155     void *tmp_buf1;
 156     void *result_ptr;
 157
 158     smpi_datatype_extent(datatype, &true_lb, &true_extent);
 159
 160     pof2 = 1;
 161     log2_comm_size = 0;
 162     while (pof2 < comm_size) {
 163         pof2 <<= 1;
 164         ++log2_comm_size;
 165     }
 166
 167     /* begin error checking */
 168     xbt_assert(pof2 == comm_size); /* FIXME this version only works for power of 2 procs */
 169
 170     for (i = 0; i < (comm_size - 1); ++i) {
 171         xbt_assert(recvcounts[i] == recvcounts[i+1]);
 172     }
 173     /* end error checking */
 174
 175     /* size of a block (count of datatype per block, NOT bytes per block) */
 176     block_size = recvcounts[0];
 177     total_count = block_size * comm_size;
 178
 179     tmp_buf0=( void *)xbt_malloc( true_extent * total_count);
 180     tmp_buf1=( void *)xbt_malloc( true_extent * total_count);
 181     /* adjust for potential negative lower bound in datatype */
 182     tmp_buf0 = (void *)((char*)tmp_buf0 - true_lb);
 183     tmp_buf1 = (void *)((char*)tmp_buf1 - true_lb);
 184
 185     /* Copy our send data to tmp_buf0.  We do this one block at a time and
 186        permute the blocks as we go according to the mirror permutation. */
 187     for (i = 0; i < comm_size; ++i) {
 188         mpi_errno = smpi_datatype_copy((char *)(sendbuf == MPI_IN_PLACE ? recvbuf : sendbuf) + (i * true_extent * block_size), block_size, datatype,
 189                                    (char *)tmp_buf0 + (MPIU_Mirror_permutation(i, log2_comm_size) * true_extent * block_size), block_size, datatype);
 190         if (mpi_errno) return(mpi_errno);
 191     }
 192     buf0_was_inout = 1;
 193
 194     send_offset = 0;
 195     recv_offset = 0;
 196     size = total_count;
 197     for (k = 0; k < log2_comm_size; ++k) {
 198         /* use a double-buffering scheme to avoid local copies */
 199         char *incoming_data = (buf0_was_inout ? tmp_buf1 : tmp_buf0);
 200         char *outgoing_data = (buf0_was_inout ? tmp_buf0 : tmp_buf1);
 201         int peer = rank ^ (0x1 << k);
 202         size /= 2;
 203
 204         if (rank > peer) {
 205             /* we have the higher rank: send top half, recv bottom half */
 206             recv_offset += size;
 207         }
 208         else {
 209             /* we have the lower rank: recv top half, send bottom half */
 210             send_offset += size;
 211         }
 212
 213         smpi_mpi_sendrecv(outgoing_data + send_offset*true_extent,
 214                                      size, datatype, peer, COLL_TAG_SCATTER,
 215                                      incoming_data + recv_offset*true_extent,
 216                                      size, datatype, peer, COLL_TAG_SCATTER,
 217                                      comm, MPI_STATUS_IGNORE);
 218         /* always perform the reduction at recv_offset, the data at send_offset
 219            is now our peer's responsibility */
 220         if (rank > peer) {
 221             /* higher ranked value so need to call op(received_data, my_data) */
 222             smpi_op_apply(op,
 223                    incoming_data + recv_offset*true_extent,
 224                      outgoing_data + recv_offset*true_extent,
 225                      &size, &datatype );
 226             /* buf0_was_inout = buf0_was_inout; */
 227         }
 228         else {
 229             /* lower ranked value so need to call op(my_data, received_data) */
 230             smpi_op_apply( op,
 231                      outgoing_data + recv_offset*true_extent,
 232                      incoming_data + recv_offset*true_extent,
 233                      &size, &datatype);
 234             buf0_was_inout = !buf0_was_inout;
 235         }
 236
 237         /* the next round of send/recv needs to happen within the block (of size
 238            "size") that we just received and reduced */
 239         send_offset = recv_offset;
 240     }
 241
 242     xbt_assert(size == recvcounts[rank]);
 243
 244     /* copy the reduced data to the recvbuf */
 245     result_ptr = (char *)(buf0_was_inout ? tmp_buf0 : tmp_buf1) + recv_offset * true_extent;
 246     mpi_errno = smpi_datatype_copy(result_ptr, size, datatype,
 247                                recvbuf, size, datatype);
 248     if (mpi_errno) return(mpi_errno);
 249     return MPI_SUCCESS;
 250 }
 251
 252
 253
 254 int smpi_coll_tuned_reduce_scatter_mpich_rdb(void *sendbuf, void *recvbuf, int recvcounts[],
 255                               MPI_Datatype datatype, MPI_Op op, MPI_Comm comm)
 256 {
 257     int   rank, comm_size, i;
 258     MPI_Aint extent, true_extent, true_lb;
 259     int  *disps;
 260     void *tmp_recvbuf, *tmp_results;
 261     int mpi_errno = MPI_SUCCESS;
 262     int dis[2], blklens[2], total_count, dst;
 263     int mask, dst_tree_root, my_tree_root, j, k;
 264     int received;
 265     MPI_Datatype sendtype, recvtype;
 266     int nprocs_completed, tmp_mask, tree_root, is_commutative=0;
 267     comm_size = smpi_comm_size(comm);
 268     rank = smpi_comm_rank(comm);
 269
 270     extent =smpi_datatype_get_extent(datatype);
 271     smpi_datatype_extent(datatype, &true_lb, &true_extent);
 272
 273     if (smpi_op_is_commute(op)) {
 274         is_commutative = 1;
 275     }
 276
 277     disps = (int*)xbt_malloc( comm_size * sizeof(int));
 278
 279     total_count = 0;
 280     for (i=0; i<comm_size; i++) {
 281         disps[i] = total_count;
 282         total_count += recvcounts[i];
 283     }
 284
 285             /* noncommutative and (non-pof2 or block irregular), use recursive doubling. */
 286
 287             /* need to allocate temporary buffer to receive incoming data*/
 288             tmp_recvbuf= (void *) xbt_malloc( total_count*(max(true_extent,extent)));
 289             /* adjust for potential negative lower bound in datatype */
 290             tmp_recvbuf = (void *)((char*)tmp_recvbuf - true_lb);
 291
 292             /* need to allocate another temporary buffer to accumulate
 293                results */
 294             tmp_results = (void *)xbt_malloc( total_count*(max(true_extent,extent)));
 295             /* adjust for potential negative lower bound in datatype */
 296             tmp_results = (void *)((char*)tmp_results - true_lb);
 297
 298             /* copy sendbuf into tmp_results */
 299             if (sendbuf != MPI_IN_PLACE)
 300                 mpi_errno = smpi_datatype_copy(sendbuf, total_count, datatype,
 301                                            tmp_results, total_count, datatype);
 302             else
 303                 mpi_errno = smpi_datatype_copy(recvbuf, total_count, datatype,
 304                                            tmp_results, total_count, datatype);
 305
 306             if (mpi_errno) return(mpi_errno);
 307
 308             mask = 0x1;
 309             i = 0;
 310             while (mask < comm_size) {
 311                 dst = rank ^ mask;
 312
 313                 dst_tree_root = dst >> i;
 314                 dst_tree_root <<= i;
 315
 316                 my_tree_root = rank >> i;
 317                 my_tree_root <<= i;
 318
 319                 /* At step 1, processes exchange (n-n/p) amount of
 320                    data; at step 2, (n-2n/p) amount of data; at step 3, (n-4n/p)
 321                    amount of data, and so forth. We use derived datatypes for this.
 322
 323                    At each step, a process does not need to send data
 324                    indexed from my_tree_root to
 325                    my_tree_root+mask-1. Similarly, a process won't receive
 326                    data indexed from dst_tree_root to dst_tree_root+mask-1. */
 327
 328                 /* calculate sendtype */
 329                 blklens[0] = blklens[1] = 0;
 330                 for (j=0; j<my_tree_root; j++)
 331                     blklens[0] += recvcounts[j];
 332                 for (j=my_tree_root+mask; j<comm_size; j++)
 333                     blklens[1] += recvcounts[j];
 334
 335                 dis[0] = 0;
 336                 dis[1] = blklens[0];
 337                 for (j=my_tree_root; (j<my_tree_root+mask) && (j<comm_size); j++)
 338                     dis[1] += recvcounts[j];
 339
 340                 mpi_errno = smpi_datatype_indexed(2, blklens, dis, datatype, &sendtype);
 341                 if (mpi_errno) return(mpi_errno);
 342
 343                 smpi_datatype_commit(&sendtype);
 344
 345                 /* calculate recvtype */
 346                 blklens[0] = blklens[1] = 0;
 347                 for (j=0; j<dst_tree_root && j<comm_size; j++)
 348                     blklens[0] += recvcounts[j];
 349                 for (j=dst_tree_root+mask; j<comm_size; j++)
 350                     blklens[1] += recvcounts[j];
 351
 352                 dis[0] = 0;
 353                 dis[1] = blklens[0];
 354                 for (j=dst_tree_root; (j<dst_tree_root+mask) && (j<comm_size); j++)
 355                     dis[1] += recvcounts[j];
 356
 357                 mpi_errno = smpi_datatype_indexed(2, blklens, dis, datatype, &recvtype);
 358                 if (mpi_errno) return(mpi_errno);
 359
 360                 smpi_datatype_commit(&recvtype);
 361
 362                 received = 0;
 363                 if (dst < comm_size) {
 364                     /* tmp_results contains data to be sent in each step. Data is
 365                        received in tmp_recvbuf and then accumulated into
 366                        tmp_results. accumulation is done later below.   */
 367
 368                     smpi_mpi_sendrecv(tmp_results, 1, sendtype, dst,
 369                                                  COLL_TAG_SCATTER,
 370                                                  tmp_recvbuf, 1, recvtype, dst,
 371                                                  COLL_TAG_SCATTER, comm,
 372                                                  MPI_STATUS_IGNORE);
 373                     received = 1;
 374                 }
 375
 376                 /* if some processes in this process's subtree in this step
 377                    did not have any destination process to communicate with
 378                    because of non-power-of-two, we need to send them the
 379                    result. We use a logarithmic recursive-halfing algorithm
 380                    for this. */
 381
 382                 if (dst_tree_root + mask > comm_size) {
 383                     nprocs_completed = comm_size - my_tree_root - mask;
 384                     /* nprocs_completed is the number of processes in this
 385                        subtree that have all the data. Send data to others
 386                        in a tree fashion. First find root of current tree
 387                        that is being divided into two. k is the number of
 388                        least-significant bits in this process's rank that
 389                        must be zeroed out to find the rank of the root */
 390                     j = mask;
 391                     k = 0;
 392                     while (j) {
 393                         j >>= 1;
 394                         k++;
 395                     }
 396                     k--;
 397
 398                     tmp_mask = mask >> 1;
 399                     while (tmp_mask) {
 400                         dst = rank ^ tmp_mask;
 401
 402                         tree_root = rank >> k;
 403                         tree_root <<= k;
 404
 405                         /* send only if this proc has data and destination
 406                            doesn't have data. at any step, multiple processes
 407                            can send if they have the data */
 408                         if ((dst > rank) &&
 409                             (rank < tree_root + nprocs_completed)
 410                             && (dst >= tree_root + nprocs_completed)) {
 411                             /* send the current result */
 412                             smpi_mpi_send(tmp_recvbuf, 1, recvtype,
 413                                                      dst, COLL_TAG_SCATTER,
 414                                                      comm);
 415                         }
 416                         /* recv only if this proc. doesn't have data and sender
 417                            has data */
 418                         else if ((dst < rank) &&
 419                                  (dst < tree_root + nprocs_completed) &&
 420                                  (rank >= tree_root + nprocs_completed)) {
 421                             smpi_mpi_recv(tmp_recvbuf, 1, recvtype, dst,
 422                                                      COLL_TAG_SCATTER,
 423                                                      comm, MPI_STATUS_IGNORE);
 424                             received = 1;
 425                         }
 426                         tmp_mask >>= 1;
 427                         k--;
 428                     }
 429                 }
 430
 431                 /* The following reduction is done here instead of after
 432                    the MPIC_Sendrecv_ft or MPIC_Recv_ft above. This is
 433                    because to do it above, in the noncommutative
 434                    case, we would need an extra temp buffer so as not to
 435                    overwrite temp_recvbuf, because temp_recvbuf may have
 436                    to be communicated to other processes in the
 437                    non-power-of-two case. To avoid that extra allocation,
 438                    we do the reduce here. */
 439                 if (received) {
 440                     if (is_commutative || (dst_tree_root < my_tree_root)) {
 441                         {
 442                                  smpi_op_apply(op,
 443                                tmp_recvbuf, tmp_results, &blklens[0],
 444                                &datatype);
 445                                 smpi_op_apply(op,
 446                                ((char *)tmp_recvbuf + dis[1]*extent),
 447                                ((char *)tmp_results + dis[1]*extent),
 448                                &blklens[1], &datatype);
 449                         }
 450                     }
 451                     else {
 452                         {
 453                                  smpi_op_apply(op,
 454                                    tmp_results, tmp_recvbuf, &blklens[0],
 455                                    &datatype);
 456                                  smpi_op_apply(op,
 457                                    ((char *)tmp_results + dis[1]*extent),
 458                                    ((char *)tmp_recvbuf + dis[1]*extent),
 459                                    &blklens[1], &datatype);
 460                         }
 461                         /* copy result back into tmp_results */
 462                         mpi_errno = smpi_datatype_copy(tmp_recvbuf, 1, recvtype,
 463                                                    tmp_results, 1, recvtype);
 464                         if (mpi_errno) return(mpi_errno);
 465                     }
 466                 }
 467
 468                 //smpi_datatype_free(&sendtype);
 469                 //smpi_datatype_free(&recvtype);
 470
 471                 mask <<= 1;
 472                 i++;
 473             }
 474
 475             /* now copy final results from tmp_results to recvbuf */
 476             mpi_errno = smpi_datatype_copy(((char *)tmp_results+disps[rank]*extent),
 477                                        recvcounts[rank], datatype, recvbuf,
 478                                        recvcounts[rank], datatype);
 479             if (mpi_errno) return(mpi_errno);
 480     xbt_free(disps);
 481     xbt_free(tmp_recvbuf);
 482     xbt_free(tmp_results);
 483     return MPI_SUCCESS;
 484         }
 485
 486