src/kernel/routing/AsClusterDragonfly.cpp

   1 /* Copyright (c) 2014-2016. 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 "src/kernel/routing/AsClusterDragonfly.hpp"
   7 #include "src/surf/network_interface.hpp"
   8 #include "src/surf/xml/platf.hpp" // FIXME: move that back to the parsing area
   9
  10 #include <boost/algorithm/string/split.hpp>
  11 #include <boost/algorithm/string/classification.hpp>
  12
  13 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(surf_route_cluster_dragonfly, surf_route_cluster, "Dragonfly Routing part of surf");
  14
  15 namespace simgrid {
  16 namespace kernel {
  17 namespace routing {
  18
  19 AsClusterDragonfly::AsClusterDragonfly(As* father, const char* name) : AsCluster(father, name)
  20 {
  21 }
  22
  23 AsClusterDragonfly::~AsClusterDragonfly() {
  24   if(this->routers_ != nullptr){
  25     for (unsigned int i=0; i<this->numGroups_*this->numChassisPerGroup_*this->numBladesPerChassis_;i++)
  26         delete(routers_[i]);
  27     xbt_free(routers_);
  28   }
  29 }
  30
  31 unsigned int *AsClusterDragonfly::rankId_to_coords(int rankId)
  32 {
  33   //coords : group, chassis, blade, node
  34   unsigned int *coords = (unsigned int *) malloc(4 * sizeof(unsigned int));
  35   coords[0] = rankId/ (numChassisPerGroup_*numBladesPerChassis_*numNodesPerBlade_);
  36   rankId=rankId%(numChassisPerGroup_*numBladesPerChassis_*numNodesPerBlade_);
  37   coords[1] = rankId/ (numBladesPerChassis_*numNodesPerBlade_);
  38   rankId=rankId%(numBladesPerChassis_*numNodesPerBlade_);
  39   coords[2] = rankId/ numNodesPerBlade_;
  40   coords[3]=rankId%numNodesPerBlade_;
  41
  42   return coords;
  43 }
  44
  45 void AsClusterDragonfly::parse_specific_arguments(sg_platf_cluster_cbarg_t cluster) {
  46   std::vector<std::string> parameters;
  47   std::vector<std::string> tmp;
  48   boost::split(parameters, cluster->topo_parameters, boost::is_any_of(";"));
  49
  50   // TODO : we have to check for zeros and negative numbers, or it might crash
  51   if (parameters.size() != 4){
  52     surf_parse_error(
  53         "Dragonfly are defined by the number of groups, chassis per groups, blades per chassis, nodes per blade");
  54   }
  55
  56   // Blue network : number of groups, number of links between each group
  57   boost::split(tmp, parameters[0], boost::is_any_of(","));
  58   if(tmp.size() != 2) {
  59     surf_parse_error("Dragonfly topologies are defined by 3 levels with 2 elements each, and one with one element");
  60   }
  61
  62   this->numGroups_=xbt_str_parse_int(tmp[0].c_str(), "Invalid number of groups: %s");
  63   this->numLinksBlue_=xbt_str_parse_int(tmp[1].c_str(), "Invalid number of links for the blue level: %s");
  64
  65   // Black network : number of chassis/group, number of links between each router on the black network
  66   boost::split(tmp, parameters[1], boost::is_any_of(","));
  67   if(tmp.size() != 2) {
  68     surf_parse_error("Dragonfly topologies are defined by 3 levels with 2 elements each, and one with one element");
  69   }
  70
  71   this->numChassisPerGroup_=xbt_str_parse_int(tmp[0].c_str(), "Invalid number of groups: %s");
  72   this->numLinksBlack_=xbt_str_parse_int(tmp[1].c_str(), "Invalid number of links  for the black level: %s");
  73
  74
  75  // Green network : number of blades/chassis, number of links between each router on the green network
  76   boost::split(tmp, parameters[2], boost::is_any_of(","));
  77   if(tmp.size() != 2) {
  78     surf_parse_error("Dragonfly topologies are defined by 3 levels with 2 elements each, and one with one element");
  79   }
  80
  81   this->numBladesPerChassis_=xbt_str_parse_int(tmp[0].c_str(), "Invalid number of groups: %s");
  82   this->numLinksGreen_=xbt_str_parse_int(tmp[1].c_str(), "Invalid number of links for the green level: %s");
  83
  84
  85   // The last part of topo_parameters should be the number of nodes per blade
  86   this->numNodesPerBlade_ = xbt_str_parse_int(parameters[3].c_str(), "Last parameter is not the amount of nodes per blade: %s");
  87   this->cluster_ = cluster;
  88 }
  89
  90 /*
  91 * Generate the cluster once every node is created
  92 */
  93 void AsClusterDragonfly::seal(){
  94   if(this->numNodesPerBlade_ == 0) {
  95     return;
  96   }
  97
  98   this->generateRouters();
  99   this->generateLinks();
 100 }
 101
 102 DragonflyRouter::DragonflyRouter(int group, int chassis, int blade):group_(group),chassis_(chassis),blade_(blade){ }
 103
 104 DragonflyRouter::~DragonflyRouter(){
 105   if(this->myNodes_!=nullptr)
 106     xbt_free(myNodes_);
 107   if(this->greenLinks_!=nullptr)
 108     xbt_free(greenLinks_);
 109   if(this->blackLinks_!=nullptr)
 110     xbt_free(blackLinks_);
 111   if(this->blueLinks_!=nullptr)
 112     xbt_free(blueLinks_);
 113 }
 114
 115
 116 void AsClusterDragonfly::generateRouters() {
 117   this->routers_=static_cast<DragonflyRouter**>(xbt_malloc0(this->numGroups_*this->numChassisPerGroup_*this->numBladesPerChassis_*sizeof(DragonflyRouter*)));
 118
 119   for(unsigned int i=0;i<this->numGroups_;i++){
 120     for(unsigned int j=0;j<this->numChassisPerGroup_;j++){
 121       for(unsigned int k=0;k<this->numBladesPerChassis_;k++){
 122         DragonflyRouter* router = new DragonflyRouter(i,j,k);
 123         this->routers_[i*this->numChassisPerGroup_*this->numBladesPerChassis_+j*this->numBladesPerChassis_+k]=router;
 124       }
 125     }
 126   }
 127 }
 128
 129 void AsClusterDragonfly::createLink(char* id, int numlinks, Link** linkup, Link** linkdown){
 130   *linkup=nullptr;
 131   *linkdown=nullptr;
 132   s_sg_platf_link_cbarg_t linkTemplate;
 133   memset(&linkTemplate, 0, sizeof(linkTemplate));
 134   linkTemplate.bandwidth = this->cluster_->bw * numlinks;
 135   linkTemplate.latency = this->cluster_->lat;
 136   linkTemplate.policy = this->cluster_->sharing_policy; // sthg to do with that ?
 137   linkTemplate.id = id;
 138   sg_platf_new_link(&linkTemplate);
 139   XBT_DEBUG("Generating link %s", id);
 140   Link* link;
 141   std::string tmpID;
 142   if (this->cluster_->sharing_policy == SURF_LINK_FULLDUPLEX) {
 143     tmpID = std::string(linkTemplate.id) + "_UP";
 144     link =  Link::byName(tmpID.c_str());
 145     *linkup = link; // check link?
 146     tmpID = std::string(linkTemplate.id) + "_DOWN";
 147     link = Link::byName(tmpID.c_str());
 148     *linkdown = link; // check link ?
 149   }
 150   else {
 151     link = Link::byName(linkTemplate.id);
 152     *linkup = link;
 153     *linkdown = link;
 154   }
 155
 156   free((void*)linkTemplate.id);
 157 }
 158
 159
 160 void AsClusterDragonfly::generateLinks() {
 161
 162   static int uniqueId = 0;
 163   char* id = nullptr;
 164   Link* linkup;
 165   Link *linkdown;
 166
 167   unsigned int numRouters = this->numGroups_*this->numChassisPerGroup_*this->numBladesPerChassis_;
 168
 169   if (this->cluster_->sharing_policy == SURF_LINK_FULLDUPLEX)
 170     numLinksperLink_=2;
 171
 172   //Links from routers to their local nodes.
 173   for(unsigned int i=0; i<numRouters;i++){
 174   //allocate structures
 175     this->routers_[i]->myNodes_=static_cast<Link**>(xbt_malloc0(numLinksperLink_*this->numNodesPerBlade_*sizeof(Link*)));
 176     this->routers_[i]->greenLinks_=static_cast<Link**>(xbt_malloc0(this->numBladesPerChassis_*sizeof(Link*)));
 177     this->routers_[i]->blackLinks_=static_cast<Link**>(xbt_malloc0(this->numChassisPerGroup_*sizeof(Link*)));
 178
 179     for(unsigned int j=0; j< numLinksperLink_*this->numNodesPerBlade_; j+=numLinksperLink_){
 180       id = bprintf("local_link_from_router_%d_to_node_%d_%d", i, j/numLinksperLink_, uniqueId);
 181       this->createLink(id, 1, &linkup, &linkdown);
 182       if (this->cluster_->sharing_policy == SURF_LINK_FULLDUPLEX) {
 183         this->routers_[i]->myNodes_[j] = linkup;
 184         this->routers_[i]->myNodes_[j+1] = linkdown;
 185       }
 186       else {
 187         this->routers_[i]->myNodes_[j] = linkup;
 188       }
 189       uniqueId++;
 190     }
 191   }
 192
 193   //Green links from routers to same chassis routers - alltoall
 194   for(unsigned int i=0; i<this->numGroups_*this->numChassisPerGroup_;i++){
 195     for(unsigned int j=0; j<this->numBladesPerChassis_;j++){
 196       for(unsigned int k=j+1;k<this->numBladesPerChassis_;k++){
 197         id = bprintf("green_link_in_chassis_%d_between_routers_%d_and_%d_%d", i%numChassisPerGroup_, j, k, uniqueId);
 198         this->createLink(id, this->numLinksGreen_, &linkup, &linkdown);
 199         this->routers_[i*numBladesPerChassis_+j]->greenLinks_[k] = linkup;
 200         this->routers_[i*numBladesPerChassis_+k]->greenLinks_[j] = linkdown;
 201         uniqueId++;
 202       }
 203     }
 204   }
 205
 206   //Black links from routers to same group routers - alltoall
 207   for(unsigned int i=0; i<this->numGroups_;i++){
 208     for(unsigned int j=0; j<this->numChassisPerGroup_;j++){
 209       for(unsigned int k=j+1;k<this->numChassisPerGroup_;k++){
 210         for(unsigned int l=0;l<this->numBladesPerChassis_;l++){
 211           id = bprintf("black_link_in_group_%d_between_chassis_%d_and_%d_blade_%d_%d", i, j, k,l, uniqueId);
 212           this->createLink(id, this->numLinksBlack_,&linkup, &linkdown);
 213           this->routers_[i*numBladesPerChassis_*numChassisPerGroup_+j*numBladesPerChassis_+l]->blackLinks_[k] = linkup;
 214           this->routers_[i*numBladesPerChassis_*numChassisPerGroup_+k*numBladesPerChassis_+l]->blackLinks_[j] = linkdown;
 215           uniqueId++;
 216         }
 217       }
 218     }
 219   }
 220
 221
 222   //Blue links between groups - Not all routers involved, only one per group is linked to others. Let's say router n of each group is linked to group n.
 223 //FIXME: in reality blue links may be attached to several different routers
 224   for(unsigned int i=0; i<this->numGroups_;i++){
 225     for(unsigned int j=i+1; j<this->numGroups_;j++){
 226       unsigned int routernumi=i*numBladesPerChassis_*numChassisPerGroup_+j;
 227       unsigned int routernumj=j*numBladesPerChassis_*numChassisPerGroup_+i;
 228       this->routers_[routernumi]->blueLinks_=static_cast<Link**>(xbt_malloc0(sizeof(Link*)));
 229       this->routers_[routernumj]->blueLinks_=static_cast<Link**>(xbt_malloc0(sizeof(Link*)));
 230         id = bprintf("blue_link_between_group_%d_and_%d_routers_%d_and_%d_%d", i, j, routernumi,routernumj, uniqueId);
 231         this->createLink(id, this->numLinksBlue_, &linkup, &linkdown);
 232         this->routers_[routernumi]->blueLinks_[0] = linkup;
 233         this->routers_[routernumj]->blueLinks_[0] = linkdown;
 234         uniqueId++;
 235     }
 236   }
 237 }
 238
 239 void AsClusterDragonfly::getRouteAndLatency(NetCard * src, NetCard * dst, sg_platf_route_cbarg_t route, double *latency) {
 240   //Minimal routing version.
 241   // TODO : non-minimal random one, and adaptive ?
 242
 243   if (dst->isRouter() || src->isRouter())
 244     return;
 245
 246   XBT_VERB("dragonfly_get_route_and_latency from '%s'[%d] to '%s'[%d]", src->name().c_str(), src->id(),
 247            dst->name().c_str(), dst->id());
 248
 249   if ((src->id() == dst->id()) && hasLoopback_) {
 250      s_surf_parsing_link_up_down_t info = privateLinks_.at(src->id() * linkCountPerNode_);
 251
 252      route->link_list->push_back(info.linkUp);
 253      if (latency)
 254        *latency += info.linkUp->latency();
 255      return;
 256   }
 257
 258   unsigned int *myCoords = rankId_to_coords(src->id());
 259   unsigned int *targetCoords = rankId_to_coords(dst->id());
 260   XBT_DEBUG("src : %u group, %u chassis, %u blade, %u node", myCoords[0], myCoords[1], myCoords[2], myCoords[3]);
 261   XBT_DEBUG("dst : %u group, %u chassis, %u blade, %u node", targetCoords[0], targetCoords[1], targetCoords[2], targetCoords[3]);
 262
 263   DragonflyRouter* myRouter = routers_[myCoords[0]*(numChassisPerGroup_*numBladesPerChassis_)+myCoords[1] * numBladesPerChassis_+myCoords[2]];
 264   DragonflyRouter* targetRouter = routers_[targetCoords[0]*(numChassisPerGroup_*numBladesPerChassis_)+targetCoords[1] *numBladesPerChassis_ +targetCoords[2]];
 265   DragonflyRouter* currentRouter=myRouter;
 266
 267   //node->router local link
 268   route->link_list->push_back(myRouter->myNodes_[myCoords[3]*numLinksperLink_]);
 269   if(latency) {
 270     *latency += myRouter->myNodes_[myCoords[3] * numLinksperLink_]->latency();
 271   }
 272
 273   if (hasLimiter_) {    // limiter for sender
 274     s_surf_parsing_link_up_down_t info = privateLinks_.at(src->id() * linkCountPerNode_ + hasLoopback_);
 275     route->link_list->push_back(info.linkUp);
 276   }
 277
 278   if(targetRouter!=myRouter){
 279
 280     //are we on a different group ?
 281     if(targetRouter->group_ != currentRouter->group_){
 282       //go to the router of our group connected to this one.
 283       if(currentRouter->blade_!=targetCoords[0]){
 284         //go to the nth router in our chassis
 285         route->link_list->push_back(currentRouter->greenLinks_[targetCoords[0]]);
 286         if(latency) {
 287           *latency += currentRouter->greenLinks_[targetCoords[0]]->latency();
 288         }
 289         currentRouter=routers_[myCoords[0]*(numChassisPerGroup_*numBladesPerChassis_)+myCoords[1] * numBladesPerChassis_+targetCoords[0]];
 290       }
 291
 292       if(currentRouter->chassis_!=0){
 293         //go to the first chassis of our group
 294         route->link_list->push_back(currentRouter->blackLinks_[0]);
 295         if(latency) {
 296           *latency += currentRouter->blackLinks_[0]->latency();
 297         }
 298         currentRouter=routers_[myCoords[0]*(numChassisPerGroup_*numBladesPerChassis_)+targetCoords[0]];
 299       }
 300
 301       //go to destination group - the only optical hop
 302       route->link_list->push_back(currentRouter->blueLinks_[0]);
 303       if(latency) {
 304         *latency += currentRouter->blueLinks_[0]->latency();
 305       }
 306       currentRouter=routers_[targetCoords[0]*(numChassisPerGroup_*numBladesPerChassis_)+myCoords[0]];
 307     }
 308
 309
 310     //same group, but same blade ?
 311     if(targetRouter->blade_ != currentRouter->blade_){
 312       route->link_list->push_back(currentRouter->greenLinks_[targetCoords[2]]);
 313       if(latency) {
 314         *latency += currentRouter->greenLinks_[targetCoords[2]]->latency();
 315       }
 316       currentRouter=routers_[targetCoords[0]*(numChassisPerGroup_*numBladesPerChassis_)+targetCoords[2]];
 317     }
 318
 319     //same blade, but same chassis ?
 320     if(targetRouter->chassis_ != currentRouter->chassis_){
 321       route->link_list->push_back(currentRouter->blackLinks_[targetCoords[1]]);
 322       if(latency) {
 323         *latency += currentRouter->blackLinks_[targetCoords[1]]->latency();
 324       }
 325       currentRouter=routers_[targetCoords[0]*(numChassisPerGroup_*numBladesPerChassis_)+targetCoords[1]*numBladesPerChassis_+targetCoords[2]];
 326     }
 327   }
 328
 329   if (hasLimiter_) {    // limiter for receiver
 330     s_surf_parsing_link_up_down_t info = privateLinks_.at(dst->id() * linkCountPerNode_ + hasLoopback_);
 331     route->link_list->push_back(info.linkUp);
 332   }
 333
 334   //router->node local link
 335   route->link_list->push_back(targetRouter->myNodes_[targetCoords[3]*numLinksperLink_+numLinksperLink_-1]);
 336   if(latency) {
 337     *latency += targetRouter->myNodes_[targetCoords[3] * numLinksperLink_ + numLinksperLink_ - 1]->latency();
 338   }
 339
 340   xbt_free(myCoords);
 341   xbt_free(targetCoords);
 342 }
 343 }}} // namespace