src/surf/network_ib.cpp

   1 /* Copyright (c) 2014-2021. The SimGrid Team. All rights reserved.          */
   2
   3 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   4  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
   5
   6 #include <simgrid/kernel/routing/NetPoint.hpp>
   7
   8 #include "simgrid/sg_config.hpp"
   9 #include "src/kernel/EngineImpl.hpp"
  10 #include "src/surf/HostImpl.hpp"
  11 #include "src/surf/network_ib.hpp"
  12
  13 #include <boost/algorithm/string/classification.hpp>
  14 #include <boost/algorithm/string/split.hpp>
  15
  16 XBT_LOG_EXTERNAL_DEFAULT_CATEGORY(res_network);
  17
  18 /*********
  19  * Model *
  20  *********/
  21
  22 /************************************************************************/
  23 /* New model based on MPI contention model for Infiniband platforms */
  24 /************************************************************************/
  25 /* @Inproceedings{mescal_vienne_phd, */
  26 /*  author={Jérôme Vienne}, */
  27 /*  title={prédiction de performances d’applications de calcul haute performance sur réseau Infiniband}, */
  28 /*  address={Grenoble FRANCE}, */
  29 /*  month=june, */
  30 /*  year={2010} */
  31 /*  } */
  32 void surf_network_model_init_IB()
  33 {
  34   using simgrid::kernel::resource::NetworkIBModel;
  35
  36   auto net_model = std::make_shared<NetworkIBModel>("Network_IB");
  37   auto* engine   = simgrid::kernel::EngineImpl::get_instance();
  38   engine->add_model(net_model);
  39   engine->get_netzone_root()->set_network_model(net_model);
  40
  41   simgrid::s4u::Link::on_communication_state_change.connect(NetworkIBModel::IB_action_state_changed_callback);
  42   simgrid::s4u::Link::on_communicate.connect(NetworkIBModel::IB_action_init_callback);
  43   simgrid::s4u::Host::on_creation.connect(NetworkIBModel::IB_create_host_callback);
  44   simgrid::config::set_default<double>("network/weight-S", 8775);
  45 }
  46
  47 namespace simgrid {
  48 namespace kernel {
  49 namespace resource {
  50
  51 void NetworkIBModel::IB_create_host_callback(s4u::Host const& host)
  52 {
  53   static int id = 0;
  54   auto* ibModel = static_cast<NetworkIBModel*>(host.get_netpoint()->get_englobing_zone()->get_network_model().get());
  55   ibModel->active_nodes.emplace(host.get_name(), IBNode(id));
  56   id++;
  57 }
  58
  59 void NetworkIBModel::IB_action_state_changed_callback(NetworkAction& action, Action::State /*previous*/)
  60 {
  61   if (action.get_state() != Action::State::FINISHED)
  62     return;
  63   auto* ibModel                    = static_cast<NetworkIBModel*>(action.get_model());
  64   std::pair<IBNode*, IBNode*> pair = ibModel->active_comms[&action];
  65
  66   XBT_DEBUG("IB callback - action %p finished", &action);
  67   ibModel->update_IB_factors(&action, pair.first, pair.second, 1);
  68   ibModel->active_comms.erase(&action);
  69 }
  70
  71 void NetworkIBModel::IB_action_init_callback(NetworkAction& action)
  72 {
  73   auto* ibModel = static_cast<NetworkIBModel*>(action.get_model());
  74   auto* act_src = &ibModel->active_nodes.at(action.get_src().get_name());
  75   auto* act_dst = &ibModel->active_nodes.at(action.get_dst().get_name());
  76
  77   ibModel->active_comms[&action] = std::make_pair(act_src, act_dst);
  78   ibModel->update_IB_factors(&action, act_src, act_dst, 0);
  79 }
  80
  81 NetworkIBModel::NetworkIBModel(const std::string& name) : NetworkSmpiModel(name)
  82 {
  83   std::string IB_factors_string = config::get_value<std::string>("smpi/IB-penalty-factors");
  84   std::vector<std::string> radical_elements;
  85   boost::split(radical_elements, IB_factors_string, boost::is_any_of(";"));
  86
  87   xbt_assert(radical_elements.size() == 3, "smpi/IB-penalty-factors should be provided and contain 3 "
  88                                            "elements, semi-colon separated. Example: 0.965;0.925;1.35");
  89
  90   try {
  91     Be_ = std::stod(radical_elements.front());
  92   } catch (const std::invalid_argument& ia) {
  93     throw std::invalid_argument(std::string("First part of smpi/IB-penalty-factors is not numerical:") + ia.what());
  94   }
  95
  96   try {
  97     Bs_ = std::stod(radical_elements.at(1));
  98   } catch (const std::invalid_argument& ia) {
  99     throw std::invalid_argument(std::string("Second part of smpi/IB-penalty-factors is not numerical:") + ia.what());
 100   }
 101
 102   try {
 103     ys_ = std::stod(radical_elements.back());
 104   } catch (const std::invalid_argument& ia) {
 105     throw std::invalid_argument(std::string("Third part of smpi/IB-penalty-factors is not numerical:") + ia.what());
 106   }
 107 }
 108
 109 void NetworkIBModel::compute_IB_factors(IBNode* root) const
 110 {
 111   size_t num_comm_out    = root->active_comms_up_.size();
 112   double max_penalty_out = 0.0;
 113   // first, compute all outbound penalties to get their max
 114   for (ActiveComm const* comm : root->active_comms_up_) {
 115     double my_penalty_out = 1.0;
 116
 117     if (num_comm_out != 1) {
 118       if (comm->destination->nb_active_comms_down_ > 2) // number of comms sent to the receiving node
 119         my_penalty_out = num_comm_out * Bs_ * ys_;
 120       else
 121         my_penalty_out = num_comm_out * Bs_;
 122     }
 123
 124     max_penalty_out = std::max(max_penalty_out, my_penalty_out);
 125   }
 126
 127   for (ActiveComm* comm : root->active_comms_up_) {
 128     // compute inbound penalty
 129     double my_penalty_in = 1.0;
 130     int nb_comms         = comm->destination->nb_active_comms_down_; // total number of incoming comms
 131     if (nb_comms != 1)
 132       my_penalty_in = (comm->destination->active_comms_down_)[root]         // number of comm sent to dest by root node
 133                       * Be_ * comm->destination->active_comms_down_.size(); // number of different nodes sending to dest
 134
 135     double penalty = std::max(my_penalty_in, max_penalty_out);
 136
 137     double rate_before_update = comm->action->get_bound();
 138     // save initial rate of the action
 139     if (comm->init_rate == -1)
 140       comm->init_rate = rate_before_update;
 141
 142     double penalized_bw = num_comm_out ? comm->init_rate / penalty : comm->init_rate;
 143
 144     if (not double_equals(penalized_bw, rate_before_update, sg_surf_precision)) {
 145       XBT_DEBUG("%d->%d action %p penalty updated : bw now %f, before %f , initial rate %f", root->id_,
 146                 comm->destination->id_, comm->action, penalized_bw, comm->action->get_bound(), comm->init_rate);
 147       get_maxmin_system()->update_variable_bound(comm->action->get_variable(), penalized_bw);
 148     } else {
 149       XBT_DEBUG("%d->%d action %p penalty not updated : bw %f, initial rate %f", root->id_, comm->destination->id_,
 150                 comm->action, penalized_bw, comm->init_rate);
 151     }
 152   }
 153   XBT_DEBUG("Finished computing IB penalties");
 154 }
 155
 156 void NetworkIBModel::update_IB_factors_rec(IBNode* root, std::vector<bool>& updatedlist) const
 157 {
 158   if (not updatedlist[root->id_]) {
 159     XBT_DEBUG("IB - Updating rec %d", root->id_);
 160     compute_IB_factors(root);
 161     updatedlist[root->id_] = true;
 162     for (ActiveComm const* comm : root->active_comms_up_) {
 163       if (not updatedlist[comm->destination->id_])
 164         update_IB_factors_rec(comm->destination, updatedlist);
 165     }
 166     for (std::map<IBNode*, int>::value_type const& comm : root->active_comms_down_) {
 167       if (not updatedlist[comm.first->id_])
 168         update_IB_factors_rec(comm.first, updatedlist);
 169     }
 170   }
 171 }
 172
 173 void NetworkIBModel::update_IB_factors(NetworkAction* action, IBNode* from, IBNode* to, int remove) const
 174 {
 175   if (from == to) // disregard local comms (should use loopback)
 176     return;
 177
 178   if (remove) {
 179     if (to->active_comms_down_[from] == 1)
 180       to->active_comms_down_.erase(from);
 181     else
 182       to->active_comms_down_[from] -= 1;
 183
 184     to->nb_active_comms_down_--;
 185     auto it = std::find_if(begin(from->active_comms_up_), end(from->active_comms_up_),
 186                            [action](const ActiveComm* comm) { return comm->action == action; });
 187     if (it != std::end(from->active_comms_up_)) {
 188       delete *it;
 189       from->active_comms_up_.erase(it);
 190     }
 191     action->unref();
 192   } else {
 193     action->ref();
 194     auto* comm        = new ActiveComm();
 195     comm->action      = action;
 196     comm->destination = to;
 197     from->active_comms_up_.push_back(comm);
 198
 199     to->active_comms_down_[from] += 1;
 200     to->nb_active_comms_down_++;
 201   }
 202   XBT_DEBUG("IB - Updating %d", from->id_);
 203   std::vector<bool> updated(active_nodes.size(), false);
 204   update_IB_factors_rec(from, updated);
 205   XBT_DEBUG("IB - Finished updating %d", from->id_);
 206 }
 207 } // namespace resource
 208 } // namespace kernel
 209 } // namespace simgrid