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