src/smpi/smpi_datatype.cpp

   1 /* smpi_datatype.cpp -- MPI primitives to handle datatypes                      */
   2 /* Copyright (c) 2009-2017. The SimGrid Team.
   3  * All rights reserved.                                                     */
   4
   5 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   6  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
   7
   8 #include "mc/mc.h"
   9 #include "private.h"
  10 #include "simgrid/modelchecker.h"
  11 #include <limits.h>
  12 #include <stdio.h>
  13 #include <stdlib.h>
  14 #include <string.h>
  15 #include <string>
  16 #include <unordered_map>
  17 #include <xbt/ex.hpp>
  18
  19 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(smpi_datatype, smpi, "Logging specific to SMPI (datatype)");
  20
  21 #define CREATE_MPI_DATATYPE(name, type)               \
  22   static simgrid::smpi::Datatype mpi_##name (         \
  23     (char*) # name,                                   \
  24     sizeof(type),   /* size */                        \
  25     0,              /* lb */                          \
  26     sizeof(type),   /* ub = lb + size */              \
  27     DT_FLAG_BASIC  /* flags */                       \
  28   );                                                  \
  29 const MPI_Datatype name = &mpi_##name;
  30
  31 #define CREATE_MPI_DATATYPE_NULL(name)                \
  32   static simgrid::smpi::Datatype mpi_##name (         \
  33     (char*) # name,                                   \
  34     0,              /* size */                        \
  35     0,              /* lb */                          \
  36     0,              /* ub = lb + size */              \
  37     DT_FLAG_BASIC  /* flags */                       \
  38   );                                                  \
  39 const MPI_Datatype name = &mpi_##name;
  40
  41 // Predefined data types
  42 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_CHAR, char);
  43 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_SHORT, short);
  44 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_INT, int);
  45 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_LONG, long);
  46 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_LONG_LONG, long long);
  47 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_SIGNED_CHAR, signed char);
  48 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_UNSIGNED_CHAR, unsigned char);
  49 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_UNSIGNED_SHORT, unsigned short);
  50 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_UNSIGNED, unsigned int);
  51 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_UNSIGNED_LONG, unsigned long);
  52 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_UNSIGNED_LONG_LONG, unsigned long long);
  53 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_FLOAT, float);
  54 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_DOUBLE, double);
  55 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_LONG_DOUBLE, long double);
  56 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_WCHAR, wchar_t);
  57 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_C_BOOL, bool);
  58 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_BYTE, int8_t);
  59 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_INT8_T, int8_t);
  60 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_INT16_T, int16_t);
  61 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_INT32_T, int32_t);
  62 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_INT64_T, int64_t);
  63 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_UINT8_T, uint8_t);
  64 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_UINT16_T, uint16_t);
  65 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_UINT32_T, uint32_t);
  66 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_UINT64_T, uint64_t);
  67 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_C_FLOAT_COMPLEX, float _Complex);
  68 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_C_DOUBLE_COMPLEX, double _Complex);
  69 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_C_LONG_DOUBLE_COMPLEX, long double _Complex);
  70 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_AINT, MPI_Aint);
  71 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_OFFSET, MPI_Offset);
  72
  73 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_FLOAT_INT, float_int);
  74 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_LONG_INT, long_int);
  75 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_DOUBLE_INT, double_int);
  76 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_SHORT_INT, short_int);
  77 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_2INT, int_int);
  78 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_2FLOAT, float_float);
  79 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_2DOUBLE, double_double);
  80 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_2LONG, long_long);
  81
  82 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_REAL, float);
  83 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_REAL4, float);
  84 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_REAL8, float);
  85 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_REAL16, double);
  86 CREATE_MPI_DATATYPE_NULL(MPI_COMPLEX8);
  87 CREATE_MPI_DATATYPE_NULL(MPI_COMPLEX16);
  88 CREATE_MPI_DATATYPE_NULL(MPI_COMPLEX32);
  89 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_INTEGER1, int);
  90 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_INTEGER2, int16_t);
  91 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_INTEGER4, int32_t);
  92 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_INTEGER8, int64_t);
  93 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_INTEGER16, integer128_t);
  94
  95 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_LONG_DOUBLE_INT, long_double_int);
  96
  97 CREATE_MPI_DATATYPE_NULL(MPI_UB);
  98 CREATE_MPI_DATATYPE_NULL(MPI_LB);
  99 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_PACKED, char);
 100 // Internal use only
 101 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_PTR, void*);
 102
 103 namespace simgrid{
 104 namespace smpi{
 105
 106 std::unordered_map<int, smpi_key_elem> Datatype::keyvals_;
 107 int Datatype::keyval_id_=0;
 108
 109 Datatype::Datatype(int size,MPI_Aint lb, MPI_Aint ub, int flags) : name_(nullptr), size_(size), lb_(lb), ub_(ub), flags_(flags), refcount_(1){
 110 #if HAVE_MC
 111   if(MC_is_active())
 112     MC_ignore(&(refcount_), sizeof(refcount_));
 113 #endif
 114 }
 115
 116 //for predefined types, so in_use = 0.
 117 Datatype::Datatype(char* name, int size,MPI_Aint lb, MPI_Aint ub, int flags) : name_(name), size_(size), lb_(lb), ub_(ub), flags_(flags), refcount_(0){
 118 #if HAVE_MC
 119   if(MC_is_active())
 120     MC_ignore(&(refcount_), sizeof(refcount_));
 121 #endif
 122 }
 123
 124 Datatype::Datatype(Datatype *datatype, int* ret) : name_(nullptr), lb_(datatype->lb_), ub_(datatype->ub_), flags_(datatype->flags_), refcount_(1)
 125 {
 126   flags_ &= ~DT_FLAG_PREDEFINED;
 127   *ret = MPI_SUCCESS;
 128   if(datatype->name_)
 129     name_ = xbt_strdup(datatype->name_);
 130
 131   if(!(datatype->attributes()->empty())){
 132     int flag;
 133     void* value_out;
 134     for(auto it = datatype->attributes()->begin(); it != datatype->attributes()->end(); it++){
 135       smpi_key_elem elem = keyvals_.at((*it).first);
 136
 137       if (elem != nullptr && elem->copy_fn.type_copy_fn != MPI_NULL_COPY_FN) {
 138         *ret = elem->copy_fn.type_copy_fn(datatype, (*it).first, nullptr, (*it).second, &value_out, &flag);
 139         if (*ret != MPI_SUCCESS) {
 140           break;
 141         }
 142         if (flag){
 143           elem->refcount++;
 144           attributes()->insert({(*it).first, value_out});
 145         }
 146       }
 147     }
 148   }
 149 }
 150
 151 Datatype::~Datatype(){
 152   xbt_assert(refcount_ >= 0);
 153
 154   if(flags_ & DT_FLAG_PREDEFINED)
 155     return;
 156
 157   //if still used, mark for deletion
 158   if(refcount_!=0){
 159       flags_ |=DT_FLAG_DESTROYED;
 160       return;
 161   }
 162
 163   cleanup_attr<Datatype>();
 164
 165   xbt_free(name_);
 166 }
 167
 168
 169 void Datatype::ref(){
 170
 171   refcount_++;
 172
 173 #if HAVE_MC
 174   if(MC_is_active())
 175     MC_ignore(&(refcount_), sizeof(refcount_));
 176 #endif
 177 }
 178
 179 void Datatype::unref(MPI_Datatype datatype)
 180 {
 181   if (datatype->refcount_ > 0)
 182     datatype->refcount_--;
 183
 184   if (datatype->refcount_ == 0  && !(datatype->flags_ & DT_FLAG_PREDEFINED))
 185     delete datatype;
 186
 187 #if HAVE_MC
 188   if(MC_is_active())
 189     MC_ignore(&(datatype->refcount_), sizeof(datatype->refcount_));
 190 #endif
 191 }
 192
 193 void Datatype::commit()
 194 {
 195   flags_ |= DT_FLAG_COMMITED;
 196 }
 197
 198
 199 bool Datatype::is_valid(){
 200   return (flags_ & DT_FLAG_COMMITED);
 201 }
 202
 203 size_t Datatype::size(){
 204   return size_;
 205 }
 206
 207 int Datatype::flags(){
 208   return flags_;
 209 }
 210
 211 int Datatype::refcount(){
 212   return refcount_;
 213 }
 214
 215 void Datatype::addflag(int flag){
 216   flags_ &= flag;
 217 }
 218
 219 MPI_Aint Datatype::lb(){
 220   return lb_;
 221 }
 222
 223 MPI_Aint Datatype::ub(){
 224   return ub_;
 225 }
 226
 227 char* Datatype::name(){
 228   return name_;
 229 }
 230
 231
 232 int Datatype::extent(MPI_Aint * lb, MPI_Aint * extent){
 233   *lb = lb_;
 234   *extent = ub_ - lb_;
 235   return MPI_SUCCESS;
 236 }
 237
 238 MPI_Aint Datatype::get_extent(){
 239   return ub_ - lb_;
 240 }
 241
 242 void Datatype::get_name(char* name, int* length){
 243   *length = strlen(name_);
 244   strncpy(name, name_, *length+1);
 245 }
 246
 247 void Datatype::set_name(char* name){
 248   if(name_!=nullptr &&  (flags_ & DT_FLAG_PREDEFINED) == 0)
 249     xbt_free(name_);
 250   name_ = xbt_strdup(name);
 251 }
 252
 253 int Datatype::pack(void* inbuf, int incount, void* outbuf, int outcount, int* position,MPI_Comm comm){
 254   if (outcount - *position < incount*static_cast<int>(size_))
 255     return MPI_ERR_BUFFER;
 256   Datatype::copy(inbuf, incount, this, static_cast<char*>(outbuf) + *position, outcount, MPI_CHAR);
 257   *position += incount * size_;
 258   return MPI_SUCCESS;
 259 }
 260
 261 int Datatype::unpack(void* inbuf, int insize, int* position, void* outbuf, int outcount,MPI_Comm comm){
 262   if (outcount*static_cast<int>(size_)> insize)
 263     return MPI_ERR_BUFFER;
 264   Datatype::copy(static_cast<char*>(inbuf) + *position, insize, MPI_CHAR, outbuf, outcount, this);
 265   *position += outcount * size_;
 266   return MPI_SUCCESS;
 267 }
 268
 269
 270 int Datatype::copy(void *sendbuf, int sendcount, MPI_Datatype sendtype,
 271                        void *recvbuf, int recvcount, MPI_Datatype recvtype){
 272   int count;
 273
 274 // FIXME Handle the case of a partial shared malloc.
 275
 276   if(smpi_privatize_global_variables == SMPI_PRIVATIZE_MMAP){
 277     smpi_switch_data_segment(smpi_process()->index());
 278   }
 279   /* First check if we really have something to do */
 280   if (recvcount > 0 && recvbuf != sendbuf) {
 281     sendcount *= sendtype->size();
 282     recvcount *= recvtype->size();
 283     count = sendcount < recvcount ? sendcount : recvcount;
 284
 285     if(!(sendtype->flags() & DT_FLAG_DERIVED) && !(recvtype->flags() & DT_FLAG_DERIVED)) {
 286       if(!smpi_process()->replaying())
 287         memcpy(recvbuf, sendbuf, count);
 288     }
 289     else if (!(sendtype->flags() & DT_FLAG_DERIVED))
 290     {
 291       recvtype->unserialize( sendbuf, recvbuf, recvcount/recvtype->size(), MPI_REPLACE);
 292     }
 293     else if (!(recvtype->flags() & DT_FLAG_DERIVED))
 294     {
 295       sendtype->serialize(sendbuf, recvbuf, sendcount/sendtype->size());
 296     }else{
 297
 298       void * buf_tmp = xbt_malloc(count);
 299
 300       sendtype->serialize( sendbuf, buf_tmp,count/sendtype->size());
 301       recvtype->unserialize( buf_tmp, recvbuf,count/recvtype->size(), MPI_REPLACE);
 302
 303       xbt_free(buf_tmp);
 304     }
 305   }
 306
 307   return sendcount > recvcount ? MPI_ERR_TRUNCATE : MPI_SUCCESS;
 308 }
 309
 310 //Default serialization method : memcpy.
 311 void Datatype::serialize( void* noncontiguous_buf, void *contiguous_buf, int count){
 312   char* contiguous_buf_char = static_cast<char*>(contiguous_buf);
 313   char* noncontiguous_buf_char = static_cast<char*>(noncontiguous_buf)+lb_;
 314   memcpy(contiguous_buf_char, noncontiguous_buf_char, count*size_);
 315
 316 }
 317
 318 void Datatype::unserialize( void* contiguous_buf, void *noncontiguous_buf, int count, MPI_Op op){
 319   char* contiguous_buf_char = static_cast<char*>(contiguous_buf);
 320   char* noncontiguous_buf_char = static_cast<char*>(noncontiguous_buf)+lb_;
 321   int n=count;
 322   if(op!=MPI_OP_NULL)
 323     op->apply( contiguous_buf_char, noncontiguous_buf_char, &n, this);
 324 }
 325
 326 int Datatype::create_contiguous(int count, MPI_Datatype old_type, MPI_Aint lb, MPI_Datatype* new_type){
 327   if(old_type->flags_ & DT_FLAG_DERIVED){
 328     //handle this case as a hvector with stride equals to the extent of the datatype
 329     return create_hvector(count, 1, old_type->get_extent(), old_type, new_type);
 330   }
 331   if(count>0)
 332     *new_type = new Type_Contiguous(count * old_type->size(), lb, lb + count * old_type->size(),
 333                                    DT_FLAG_DERIVED, count, old_type);
 334   else
 335     *new_type = new Datatype(count * old_type->size(), lb, lb + count * old_type->size(),0);
 336   return MPI_SUCCESS;
 337 }
 338
 339 int Datatype::create_vector(int count, int block_length, int stride, MPI_Datatype old_type, MPI_Datatype* new_type)
 340 {
 341   int retval;
 342   if (block_length<0)
 343     return MPI_ERR_ARG;
 344   MPI_Aint lb = 0;
 345   MPI_Aint ub = 0;
 346   if(count>0){
 347     lb=old_type->lb();
 348     ub=((count-1)*stride+block_length-1)*old_type->get_extent()+old_type->ub();
 349   }
 350   if(old_type->flags() & DT_FLAG_DERIVED || stride != block_length){
 351     *new_type = new Type_Vector(count * (block_length) * old_type->size(), lb, ub,
 352                                    DT_FLAG_DERIVED, count, block_length, stride, old_type);
 353     retval=MPI_SUCCESS;
 354   }else{
 355     /* in this situation the data are contiguous thus it's not required to serialize and unserialize it*/
 356     *new_type = new Datatype(count * block_length * old_type->size(), 0, ((count -1) * stride + block_length)*
 357                          old_type->size(), DT_FLAG_CONTIGUOUS);
 358     retval=MPI_SUCCESS;
 359   }
 360   return retval;
 361 }
 362
 363
 364 int Datatype::create_hvector(int count, int block_length, MPI_Aint stride, MPI_Datatype old_type, MPI_Datatype* new_type)
 365 {
 366   int retval;
 367   if (block_length<0)
 368     return MPI_ERR_ARG;
 369   MPI_Aint lb = 0;
 370   MPI_Aint ub = 0;
 371   if(count>0){
 372     lb=old_type->lb();
 373     ub=((count-1)*stride)+(block_length-1)*old_type->get_extent()+old_type->ub();
 374   }
 375   if(old_type->flags() & DT_FLAG_DERIVED || stride != block_length*old_type->get_extent()){
 376     *new_type = new Type_Hvector(count * (block_length) * old_type->size(), lb, ub,
 377                                    DT_FLAG_DERIVED, count, block_length, stride, old_type);
 378     retval=MPI_SUCCESS;
 379   }else{
 380     /* in this situation the data are contiguous thus it's not required to serialize and unserialize it*/
 381     *new_type = new Datatype(count * block_length * old_type->size(), 0, count * block_length * old_type->size(), DT_FLAG_CONTIGUOUS);
 382     retval=MPI_SUCCESS;
 383   }
 384   return retval;
 385 }
 386
 387 int Datatype::create_indexed(int count, int* block_lengths, int* indices, MPI_Datatype old_type, MPI_Datatype* new_type){
 388   int size = 0;
 389   bool contiguous=true;
 390   MPI_Aint lb = 0;
 391   MPI_Aint ub = 0;
 392   if(count>0){
 393     lb=indices[0]*old_type->get_extent();
 394     ub=indices[0]*old_type->get_extent() + block_lengths[0]*old_type->ub();
 395   }
 396
 397   for (int i = 0; i < count; i++) {
 398     if (block_lengths[i] < 0)
 399       return MPI_ERR_ARG;
 400     size += block_lengths[i];
 401
 402     if(indices[i]*old_type->get_extent()+old_type->lb()<lb)
 403       lb = indices[i]*old_type->get_extent()+old_type->lb();
 404     if(indices[i]*old_type->get_extent()+block_lengths[i]*old_type->ub()>ub)
 405       ub = indices[i]*old_type->get_extent()+block_lengths[i]*old_type->ub();
 406
 407     if ( (i< count -1) && (indices[i]+block_lengths[i] != indices[i+1]) )
 408       contiguous=false;
 409   }
 410   if(old_type->flags_ & DT_FLAG_DERIVED)
 411     contiguous=false;
 412
 413   if(!contiguous){
 414     *new_type = new Type_Indexed(size * old_type->size(),lb,ub,
 415                                  DT_FLAG_DERIVED|DT_FLAG_DATA, count, block_lengths, indices, old_type);
 416   }else{
 417     Datatype::create_contiguous(size, old_type, lb, new_type);
 418   }
 419   return MPI_SUCCESS;
 420 }
 421
 422 int Datatype::create_hindexed(int count, int* block_lengths, MPI_Aint* indices, MPI_Datatype old_type, MPI_Datatype* new_type){
 423   int size = 0;
 424   bool contiguous=true;
 425   MPI_Aint lb = 0;
 426   MPI_Aint ub = 0;
 427   if(count>0){
 428     lb=indices[0] + old_type->lb();
 429     ub=indices[0] + block_lengths[0]*old_type->ub();
 430   }
 431   for (int i = 0; i < count; i++) {
 432     if (block_lengths[i] < 0)
 433       return MPI_ERR_ARG;
 434     size += block_lengths[i];
 435
 436     if(indices[i]+old_type->lb()<lb)
 437       lb = indices[i]+old_type->lb();
 438     if(indices[i]+block_lengths[i]*old_type->ub()>ub)
 439       ub = indices[i]+block_lengths[i]*old_type->ub();
 440
 441     if ( (i< count -1) && (indices[i]+block_lengths[i]*(static_cast<int>(old_type->size())) != indices[i+1]) )
 442       contiguous=false;
 443   }
 444   if (old_type->flags_ & DT_FLAG_DERIVED || lb!=0)
 445     contiguous=false;
 446
 447   if(!contiguous){
 448     *new_type = new Type_Hindexed(size * old_type->size(),lb,ub,
 449                                    DT_FLAG_DERIVED|DT_FLAG_DATA, count, block_lengths, indices, old_type);
 450   }else{
 451     Datatype::create_contiguous(size, old_type, lb, new_type);
 452   }
 453   return MPI_SUCCESS;
 454 }
 455
 456 int Datatype::create_struct(int count, int* block_lengths, MPI_Aint* indices, MPI_Datatype* old_types, MPI_Datatype* new_type){
 457   size_t size = 0;
 458   bool contiguous=true;
 459   size = 0;
 460   MPI_Aint lb = 0;
 461   MPI_Aint ub = 0;
 462   if(count>0){
 463     lb=indices[0] + old_types[0]->lb();
 464     ub=indices[0] + block_lengths[0]*old_types[0]->ub();
 465   }
 466   bool forced_lb=false;
 467   bool forced_ub=false;
 468   for (int i = 0; i < count; i++) {
 469     if (block_lengths[i]<0)
 470       return MPI_ERR_ARG;
 471     if (old_types[i]->flags_ & DT_FLAG_DERIVED)
 472       contiguous=false;
 473
 474     size += block_lengths[i]*old_types[i]->size();
 475     if (old_types[i]==MPI_LB){
 476       lb=indices[i];
 477       forced_lb=true;
 478     }
 479     if (old_types[i]==MPI_UB){
 480       ub=indices[i];
 481       forced_ub=true;
 482     }
 483
 484     if(!forced_lb && indices[i]+old_types[i]->lb()<lb)
 485       lb = indices[i];
 486     if(!forced_ub &&  indices[i]+block_lengths[i]*old_types[i]->ub()>ub)
 487       ub = indices[i]+block_lengths[i]*old_types[i]->ub();
 488
 489     if ( (i< count -1) && (indices[i]+block_lengths[i]*static_cast<int>(old_types[i]->size()) != indices[i+1]) )
 490       contiguous=false;
 491   }
 492   if(!contiguous){
 493     *new_type = new Type_Struct(size, lb,ub, DT_FLAG_DERIVED|DT_FLAG_DATA,
 494                                 count, block_lengths, indices, old_types);
 495   }else{
 496     Datatype::create_contiguous(size, MPI_CHAR, lb, new_type);
 497   }
 498   return MPI_SUCCESS;
 499 }
 500
 501 Datatype* Datatype::f2c(int id){
 502   return static_cast<Datatype*>(F2C::f2c(id));
 503 }
 504
 505
 506 }
 507 }
 508