src/smpi/colls/barrier/barrier-ompi.cpp

   1 /* Copyright (c) 2013-2018. 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 /*
   8  * Copyright (c) 2004-2005 The Trustees of Indiana University and Indiana
   9  *                         University Research and Technology
  10  *                         Corporation.  All rights reserved.
  11  * Copyright (c) 2004-2006 The University of Tennessee and The University
  12  *                         of Tennessee Research Foundation.  All rights
  13  *                         reserved.
  14  * Copyright (c) 2004-2005 High Performance Computing Center Stuttgart,
  15  *                         University of Stuttgart.  All rights reserved.
  16  * Copyright (c) 2004-2005 The Regents of the University of California.
  17  *                         All rights reserved.
  18  * Copyright (c) 2008      Sun Microsystems, Inc.  All rights reserved.
  19  *
  20  * Additional copyrights may follow
  21  */
  22
  23 #include "../coll_tuned_topo.hpp"
  24 #include "../colls_private.hpp"
  25
  26 /*
  27  * Barrier is ment to be a synchronous operation, as some BTLs can mark
  28  * a request done before its passed to the NIC and progress might not be made
  29  * elsewhere we cannot allow a process to exit the barrier until its last
  30  * [round of] sends are completed.
  31  *
  32  * It is last round of sends rather than 'last' individual send as each pair of
  33  * peers can use different channels/devices/btls and the receiver of one of
  34  * these sends might be forced to wait as the sender
  35  * leaves the collective and does not make progress until the next mpi call
  36  *
  37  */
  38
  39 /*
  40  * Simple double ring version of barrier
  41  *
  42  * synchronous gurantee made by last ring of sends are synchronous
  43  *
  44  */
  45 namespace simgrid{
  46 namespace smpi{
  47 int Coll_barrier_ompi_doublering::barrier(MPI_Comm comm)
  48 {
  49     int rank, size;
  50     int left, right;
  51
  52
  53     rank = comm->rank();
  54     size = comm->size();
  55
  56     XBT_DEBUG("ompi_coll_tuned_barrier_ompi_doublering rank %d", rank);
  57
  58     left = ((rank-1+size)%size);
  59     right = ((rank+1)%size);
  60
  61     if (rank > 0) { /* receive message from the left */
  62         Request::recv((void*)NULL, 0, MPI_BYTE, left,
  63                                 COLL_TAG_BARRIER, comm,
  64                                 MPI_STATUS_IGNORE);
  65     }
  66
  67     /* Send message to the right */
  68     Request::send((void*)NULL, 0, MPI_BYTE, right,
  69                             COLL_TAG_BARRIER,
  70                              comm);
  71
  72     /* root needs to receive from the last node */
  73     if (rank == 0) {
  74         Request::recv((void*)NULL, 0, MPI_BYTE, left,
  75                                 COLL_TAG_BARRIER, comm,
  76                                 MPI_STATUS_IGNORE);
  77     }
  78
  79     /* Allow nodes to exit */
  80     if (rank > 0) { /* post Receive from left */
  81         Request::recv((void*)NULL, 0, MPI_BYTE, left,
  82                                 COLL_TAG_BARRIER, comm,
  83                                 MPI_STATUS_IGNORE);
  84     }
  85
  86     /* send message to the right one */
  87     Request::send((void*)NULL, 0, MPI_BYTE, right,
  88                             COLL_TAG_BARRIER,
  89                              comm);
  90
  91     /* rank 0 post receive from the last node */
  92     if (rank == 0) {
  93         Request::recv((void*)NULL, 0, MPI_BYTE, left,
  94                                 COLL_TAG_BARRIER, comm,
  95                                 MPI_STATUS_IGNORE);
  96     }
  97
  98     return MPI_SUCCESS;
  99
 100 }
 101
 102
 103 /*
 104  * To make synchronous, uses sync sends and sync sendrecvs
 105  */
 106
 107 int Coll_barrier_ompi_recursivedoubling::barrier(MPI_Comm comm)
 108 {
 109     int rank, size, adjsize;
 110     int mask, remote;
 111
 112     rank = comm->rank();
 113     size = comm->size();
 114     XBT_DEBUG(
 115                  "ompi_coll_tuned_barrier_ompi_recursivedoubling rank %d",
 116                  rank);
 117
 118     /* do nearest power of 2 less than size calc */
 119     for( adjsize = 1; adjsize <= size; adjsize <<= 1 );
 120     adjsize >>= 1;
 121
 122     /* if size is not exact power of two, perform an extra step */
 123     if (adjsize != size) {
 124         if (rank >= adjsize) {
 125             /* send message to lower ranked node */
 126             remote = rank - adjsize;
 127             Request::sendrecv(NULL, 0, MPI_BYTE, remote,
 128                                                   COLL_TAG_BARRIER,
 129                                                   NULL, 0, MPI_BYTE, remote,
 130                                                   COLL_TAG_BARRIER,
 131                                                   comm, MPI_STATUS_IGNORE);
 132
 133         } else if (rank < (size - adjsize)) {
 134
 135             /* receive message from high level rank */
 136             Request::recv((void*)NULL, 0, MPI_BYTE, rank+adjsize,
 137                                     COLL_TAG_BARRIER, comm,
 138                                     MPI_STATUS_IGNORE);
 139
 140         }
 141     }
 142
 143     /* exchange messages */
 144     if ( rank < adjsize ) {
 145         mask = 0x1;
 146         while ( mask < adjsize ) {
 147             remote = rank ^ mask;
 148             mask <<= 1;
 149             if (remote >= adjsize) continue;
 150
 151             /* post receive from the remote node */
 152             Request::sendrecv(NULL, 0, MPI_BYTE, remote,
 153                                                   COLL_TAG_BARRIER,
 154                                                   NULL, 0, MPI_BYTE, remote,
 155                                                   COLL_TAG_BARRIER,
 156                                                   comm, MPI_STATUS_IGNORE);
 157         }
 158     }
 159
 160     /* non-power of 2 case */
 161     if (adjsize != size) {
 162         if (rank < (size - adjsize)) {
 163             /* send enter message to higher ranked node */
 164             remote = rank + adjsize;
 165             Request::send((void*)NULL, 0, MPI_BYTE, remote,
 166                                     COLL_TAG_BARRIER,
 167                                      comm);
 168
 169         }
 170     }
 171
 172     return MPI_SUCCESS;
 173
 174 }
 175
 176
 177 /*
 178  * To make synchronous, uses sync sends and sync sendrecvs
 179  */
 180
 181 int Coll_barrier_ompi_bruck::barrier(MPI_Comm comm)
 182 {
 183     int rank, size;
 184     int distance, to, from;
 185
 186     rank = comm->rank();
 187     size = comm->size();
 188     XBT_DEBUG(
 189                  "ompi_coll_tuned_barrier_ompi_bruck rank %d", rank);
 190
 191     /* exchange data with rank-2^k and rank+2^k */
 192     for (distance = 1; distance < size; distance <<= 1) {
 193         from = (rank + size - distance) % size;
 194         to   = (rank + distance) % size;
 195
 196         /* send message to lower ranked node */
 197         Request::sendrecv(NULL, 0, MPI_BYTE, to,
 198                                               COLL_TAG_BARRIER,
 199                                               NULL, 0, MPI_BYTE, from,
 200                                               COLL_TAG_BARRIER,
 201                                               comm, MPI_STATUS_IGNORE);
 202     }
 203
 204     return MPI_SUCCESS;
 205
 206 }
 207
 208
 209 /*
 210  * To make synchronous, uses sync sends and sync sendrecvs
 211  */
 212 /* special case for two processes */
 213 int Coll_barrier_ompi_two_procs::barrier(MPI_Comm comm)
 214 {
 215     int remote;
 216
 217     remote = comm->rank();
 218     XBT_DEBUG(
 219                  "ompi_coll_tuned_barrier_ompi_two_procs rank %d", remote);
 220     remote = (remote + 1) & 0x1;
 221
 222     Request::sendrecv(NULL, 0, MPI_BYTE, remote,
 223                                           COLL_TAG_BARRIER,
 224                                           NULL, 0, MPI_BYTE, remote,
 225                                           COLL_TAG_BARRIER,
 226                                           comm, MPI_STATUS_IGNORE);
 227     return (MPI_SUCCESS);
 228 }
 229
 230
 231 /*
 232  * Linear functions are copied from the BASIC coll module
 233  * they do not segment the message and are simple implementations
 234  * but for some small number of nodes and/or small data sizes they
 235  * are just as fast as tuned/tree based segmenting operations
 236  * and as such may be selected by the decision functions
 237  * These are copied into this module due to the way we select modules
 238  * in V1. i.e. in V2 we will handle this differently and so will not
 239  * have to duplicate code.
 240  * GEF Oct05 after asking Jeff.
 241  */
 242
 243 /* copied function (with appropriate renaming) starts here */
 244
 245 int Coll_barrier_ompi_basic_linear::barrier(MPI_Comm comm)
 246 {
 247     int i;
 248     int size = comm->size();
 249     int rank = comm->rank();
 250
 251     /* All non-root send & receive zero-length message. */
 252
 253     if (rank > 0) {
 254         Request::send (NULL, 0, MPI_BYTE, 0,
 255                                  COLL_TAG_BARRIER,
 256                                   comm);
 257
 258         Request::recv (NULL, 0, MPI_BYTE, 0,
 259                                  COLL_TAG_BARRIER,
 260                                  comm, MPI_STATUS_IGNORE);
 261     }
 262
 263     /* The root collects and broadcasts the messages. */
 264
 265     else {
 266         MPI_Request* requests;
 267
 268         requests = new MPI_Request[size];
 269         for (i = 1; i < size; ++i) {
 270             requests[i] = Request::irecv(NULL, 0, MPI_BYTE, MPI_ANY_SOURCE,
 271                                      COLL_TAG_BARRIER, comm
 272                                      );
 273         }
 274         Request::waitall( size-1, requests+1, MPI_STATUSES_IGNORE );
 275
 276         for (i = 1; i < size; ++i) {
 277             requests[i] = Request::isend(NULL, 0, MPI_BYTE, i,
 278                                      COLL_TAG_BARRIER,
 279                                       comm
 280                                      );
 281         }
 282         Request::waitall( size-1, requests+1, MPI_STATUSES_IGNORE );
 283         delete[] requests;
 284     }
 285
 286     /* All done */
 287
 288     return MPI_SUCCESS;
 289
 290 }
 291 /* copied function (with appropriate renaming) ends here */
 292
 293 /*
 294  * Another recursive doubling type algorithm, but in this case
 295  * we go up the tree and back down the tree.
 296  */
 297 int Coll_barrier_ompi_tree::barrier(MPI_Comm comm)
 298 {
 299     int rank, size, depth;
 300     int jump, partner;
 301
 302     rank = comm->rank();
 303     size = comm->size();
 304     XBT_DEBUG(
 305                  "ompi_coll_tuned_barrier_ompi_tree %d",
 306                  rank);
 307
 308     /* Find the nearest power of 2 of the communicator size. */
 309     for(depth = 1; depth < size; depth <<= 1 );
 310
 311     for (jump=1; jump<depth; jump<<=1) {
 312         partner = rank ^ jump;
 313         if (!(partner & (jump-1)) && partner < size) {
 314             if (partner > rank) {
 315                 Request::recv (NULL, 0, MPI_BYTE, partner,
 316                                          COLL_TAG_BARRIER, comm,
 317                                          MPI_STATUS_IGNORE);
 318             } else if (partner < rank) {
 319                 Request::send (NULL, 0, MPI_BYTE, partner,
 320                                          COLL_TAG_BARRIER,
 321                                           comm);
 322             }
 323         }
 324     }
 325
 326     depth>>=1;
 327     for (jump = depth; jump>0; jump>>=1) {
 328         partner = rank ^ jump;
 329         if (!(partner & (jump-1)) && partner < size) {
 330             if (partner > rank) {
 331                 Request::send (NULL, 0, MPI_BYTE, partner,
 332                                          COLL_TAG_BARRIER,
 333                                           comm);
 334             } else if (partner < rank) {
 335                 Request::recv (NULL, 0, MPI_BYTE, partner,
 336                                          COLL_TAG_BARRIER, comm,
 337                                          MPI_STATUS_IGNORE);
 338             }
 339         }
 340     }
 341
 342     return MPI_SUCCESS;
 343 }
 344
 345 }
 346 }