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