src/kernel/routing/DragonflyZone.cpp

   1 /* Copyright (c) 2014-2017. 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/DragonflyZone.hpp"
   7 #include "src/kernel/routing/NetPoint.hpp"
   8 #include "src/surf/network_interface.hpp"
   9
  10 #include <boost/algorithm/string/classification.hpp>
  11 #include <boost/algorithm/string/split.hpp>
  12 #include <string>
  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 DragonflyZone::DragonflyZone(NetZone* father, std::string name) : ClusterZone(father, name)
  21 {
  22 }
  23
  24 DragonflyZone::~DragonflyZone()
  25 {
  26   if (this->routers_ != nullptr) {
  27     for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_ * this->numChassisPerGroup_ * this->numBladesPerChassis_; i++)
  28       delete routers_[i];
  29     delete[] routers_;
  30   }
  31 }
  32
  33 void DragonflyZone::rankId_to_coords(int rankId, unsigned int (*coords)[4])
  34 {
  35   // coords : group, chassis, blade, node
  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
  44 void DragonflyZone::parse_specific_arguments(ClusterCreationArgs* cluster)
  45 {
  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   if (parameters.size() != 4 || parameters.empty()) {
  51     surf_parse_error(
  52         "Dragonfly are defined by the number of groups, chassis per groups, blades per chassis, nodes per blade");
  53   }
  54
  55   // Blue network : number of groups, number of links between each group
  56   boost::split(tmp, parameters[0], boost::is_any_of(","));
  57   if (tmp.size() != 2) {
  58     surf_parse_error("Dragonfly topologies are defined by 3 levels with 2 elements each, and one with one element");
  59   }
  60
  61   try {
  62     this->numGroups_ = std::stoi(tmp[0]);
  63   } catch (std::invalid_argument& ia) {
  64     throw std::invalid_argument(std::string("Invalid number of groups:") + tmp[0]);
  65   }
  66
  67   try {
  68     this->numLinksBlue_ = std::stoi(tmp[1]);
  69   } catch (std::invalid_argument& ia) {
  70     throw std::invalid_argument(std::string("Invalid number of links for the blue level:") + tmp[1]);
  71   }
  72   // Black network : number of chassis/group, number of links between each router on the black network
  73   boost::split(tmp, parameters[1], boost::is_any_of(","));
  74   if (tmp.size() != 2) {
  75     surf_parse_error("Dragonfly topologies are defined by 3 levels with 2 elements each, and one with one element");
  76   }
  77
  78   try {
  79     this->numChassisPerGroup_ = std::stoi(tmp[0]);
  80   } catch (std::invalid_argument& ia) {
  81     throw std::invalid_argument(std::string("Invalid number of groups:") + tmp[0]);
  82   }
  83
  84   try {
  85     this->numLinksBlack_ = std::stoi(tmp[1]);
  86   } catch (std::invalid_argument& ia) {
  87     throw std::invalid_argument(std::string("Invalid number of links for the black level:") + tmp[1]);
  88   }
  89
  90   // Green network : number of blades/chassis, number of links between each router on the green network
  91   boost::split(tmp, parameters[2], boost::is_any_of(","));
  92   if (tmp.size() != 2) {
  93     surf_parse_error("Dragonfly topologies are defined by 3 levels with 2 elements each, and one with one element");
  94   }
  95
  96   try {
  97     this->numBladesPerChassis_ = std::stoi(tmp[0]);
  98   } catch (std::invalid_argument& ia) {
  99     throw std::invalid_argument(std::string("Invalid number of groups:") + tmp[0]);
 100   }
 101
 102   try {
 103     this->numLinksGreen_ = std::stoi(tmp[1]);
 104   } catch (std::invalid_argument& ia) {
 105     throw std::invalid_argument(std::string("Invalid number of links for the green level:") + tmp[1]);
 106   }
 107
 108   // The last part of topo_parameters should be the number of nodes per blade
 109   try {
 110     this->numNodesPerBlade_ = std::stoi(parameters[3]);
 111   } catch (std::invalid_argument& ia) {
 112     throw std::invalid_argument(std::string("Last parameter is not the amount of nodes per blade:") + parameters[3]);
 113   }
 114
 115   if (cluster->sharing_policy == SURF_LINK_FULLDUPLEX)
 116     this->numLinksperLink_ = 2;
 117
 118   this->cluster_ = cluster;
 119 }
 120
 121 /* Generate the cluster once every node is created */
 122 void DragonflyZone::seal()
 123 {
 124   if (this->numNodesPerBlade_ == 0) {
 125     return;
 126   }
 127
 128   this->generateRouters();
 129   this->generateLinks();
 130 }
 131
 132 DragonflyRouter::DragonflyRouter(int group, int chassis, int blade) : group_(group), chassis_(chassis), blade_(blade)
 133 {
 134 }
 135
 136 DragonflyRouter::~DragonflyRouter()
 137 {
 138   delete[] myNodes_;
 139   delete[] greenLinks_;
 140   delete[] blackLinks_;
 141   delete blueLinks_;
 142 }
 143
 144 void DragonflyZone::generateRouters()
 145 {
 146   this->routers_ = new DragonflyRouter*[this->numGroups_ * this->numChassisPerGroup_ * this->numBladesPerChassis_];
 147
 148   for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_; i++) {
 149     for (unsigned int j = 0; j < this->numChassisPerGroup_; j++) {
 150       for (unsigned int k = 0; k < this->numBladesPerChassis_; k++) {
 151         DragonflyRouter* router = new DragonflyRouter(i, j, k);
 152         this->routers_[i * this->numChassisPerGroup_ * this->numBladesPerChassis_ + j * this->numBladesPerChassis_ +
 153                        k] = router;
 154       }
 155     }
 156   }
 157 }
 158
 159 void DragonflyZone::createLink(const std::string& id, int numlinks, surf::LinkImpl** linkup, surf::LinkImpl** linkdown)
 160 {
 161   *linkup   = nullptr;
 162   *linkdown = nullptr;
 163   LinkCreationArgs linkTemplate;
 164   linkTemplate.bandwidth = this->cluster_->bw * numlinks;
 165   linkTemplate.latency   = this->cluster_->lat;
 166   linkTemplate.policy    = this->cluster_->sharing_policy; // sthg to do with that ?
 167   linkTemplate.id        = id;
 168   sg_platf_new_link(&linkTemplate);
 169   XBT_DEBUG("Generating link %s", id.c_str());
 170   surf::LinkImpl* link;
 171   if (this->cluster_->sharing_policy == SURF_LINK_FULLDUPLEX) {
 172     *linkup   = surf::LinkImpl::byName(linkTemplate.id + "_UP");   // check link?
 173     *linkdown = surf::LinkImpl::byName(linkTemplate.id + "_DOWN"); // check link ?
 174   } else {
 175     link      = surf::LinkImpl::byName(linkTemplate.id);
 176     *linkup   = link;
 177     *linkdown = link;
 178   }
 179 }
 180
 181 void DragonflyZone::generateLinks()
 182 {
 183   static int uniqueId = 0;
 184   surf::LinkImpl* linkup;
 185   surf::LinkImpl* linkdown;
 186
 187   unsigned int numRouters = this->numGroups_ * this->numChassisPerGroup_ * this->numBladesPerChassis_;
 188
 189   // Links from routers to their local nodes.
 190   for (unsigned int i = 0; i < numRouters; i++) {
 191     // allocate structures
 192     this->routers_[i]->myNodes_    = new surf::LinkImpl*[numLinksperLink_ * this->numNodesPerBlade_];
 193     this->routers_[i]->greenLinks_ = new surf::LinkImpl*[this->numBladesPerChassis_];
 194     this->routers_[i]->blackLinks_ = new surf::LinkImpl*[this->numChassisPerGroup_];
 195
 196     for (unsigned int j = 0; j < numLinksperLink_ * this->numNodesPerBlade_; j += numLinksperLink_) {
 197       std::string id = "local_link_from_router_"+ std::to_string(i) + "_to_node_" +
 198           std::to_string(j / numLinksperLink_) + "_" + std::to_string(uniqueId);
 199       this->createLink(id, 1, &linkup, &linkdown);
 200
 201       this->routers_[i]->myNodes_[j] = linkup;
 202       if (this->cluster_->sharing_policy == SURF_LINK_FULLDUPLEX)
 203         this->routers_[i]->myNodes_[j + 1] = linkdown;
 204
 205       uniqueId++;
 206     }
 207   }
 208
 209   // Green links from routers to same chassis routers - alltoall
 210   for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_ * this->numChassisPerGroup_; i++) {
 211     for (unsigned int j = 0; j < this->numBladesPerChassis_; j++) {
 212       for (unsigned int k = j + 1; k < this->numBladesPerChassis_; k++) {
 213         std::string id = "green_link_in_chassis_" + std::to_string(i % numChassisPerGroup_) +"_between_routers_" +
 214             std::to_string(j) + "_and_" + std::to_string(k) + "_" + std::to_string(uniqueId);
 215         this->createLink(id, this->numLinksGreen_, &linkup, &linkdown);
 216
 217         this->routers_[i * numBladesPerChassis_ + j]->greenLinks_[k] = linkup;
 218         this->routers_[i * numBladesPerChassis_ + k]->greenLinks_[j] = linkdown;
 219         uniqueId++;
 220       }
 221     }
 222   }
 223
 224   // Black links from routers to same group routers - alltoall
 225   for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_; i++) {
 226     for (unsigned int j = 0; j < this->numChassisPerGroup_; j++) {
 227       for (unsigned int k = j + 1; k < this->numChassisPerGroup_; k++) {
 228         for (unsigned int l = 0; l < this->numBladesPerChassis_; l++) {
 229           std::string id = "black_link_in_group_" + std::to_string(i) + "_between_chassis_" + std::to_string(j) +
 230               "_and_" + std::to_string(k) +"_blade_" + std::to_string(l) + "_" + std::to_string(uniqueId);
 231           this->createLink(id, this->numLinksBlack_, &linkup, &linkdown);
 232
 233           this->routers_[i * numBladesPerChassis_ * numChassisPerGroup_ + j * numBladesPerChassis_ + l]
 234               ->blackLinks_[k] = linkup;
 235           this->routers_[i * numBladesPerChassis_ * numChassisPerGroup_ + k * numBladesPerChassis_ + l]
 236               ->blackLinks_[j] = linkdown;
 237           uniqueId++;
 238         }
 239       }
 240     }
 241   }
 242
 243   // Blue links between groups - Not all routers involved, only one per group is linked to others. Let's say router n of
 244   // each group is linked to group n.
 245   // FIXME: in reality blue links may be attached to several different routers
 246   for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_; i++) {
 247     for (unsigned int j = i + 1; j < this->numGroups_; j++) {
 248       unsigned int routernumi                = i * numBladesPerChassis_ * numChassisPerGroup_ + j;
 249       unsigned int routernumj                = j * numBladesPerChassis_ * numChassisPerGroup_ + i;
 250       this->routers_[routernumi]->blueLinks_ = new surf::LinkImpl*;
 251       this->routers_[routernumj]->blueLinks_ = new surf::LinkImpl*;
 252       std::string id = "blue_link_between_group_"+ std::to_string(i) +"_and_" + std::to_string(j) +"_routers_" +
 253           std::to_string(routernumi) + "_and_" + std::to_string(routernumj) + "_" + std::to_string(uniqueId);
 254       this->createLink(id, this->numLinksBlue_, &linkup, &linkdown);
 255
 256       this->routers_[routernumi]->blueLinks_[0] = linkup;
 257       this->routers_[routernumj]->blueLinks_[0] = linkdown;
 258       uniqueId++;
 259     }
 260   }
 261 }
 262
 263 void DragonflyZone::getLocalRoute(NetPoint* src, NetPoint* dst, sg_platf_route_cbarg_t route, double* latency)
 264 {
 265   // Minimal routing version.
 266   // TODO : non-minimal random one, and adaptive ?
 267
 268   if (dst->isRouter() || src->isRouter())
 269     return;
 270
 271   XBT_VERB("dragonfly getLocalRoute from '%s'[%u] to '%s'[%u]", src->getCname(), src->id(), dst->getCname(), dst->id());
 272
 273   if ((src->id() == dst->id()) && hasLoopback_) {
 274     std::pair<surf::LinkImpl*, surf::LinkImpl*> info = privateLinks_.at(nodePosition(src->id()));
 275
 276     route->link_list->push_back(info.first);
 277     if (latency)
 278       *latency += info.first->latency();
 279     return;
 280   }
 281
 282   unsigned int myCoords[4];
 283   rankId_to_coords(src->id(), &myCoords);
 284   unsigned int targetCoords[4];
 285   rankId_to_coords(dst->id(), &targetCoords);
 286   XBT_DEBUG("src : %u group, %u chassis, %u blade, %u node", myCoords[0], myCoords[1], myCoords[2], myCoords[3]);
 287   XBT_DEBUG("dst : %u group, %u chassis, %u blade, %u node", targetCoords[0], targetCoords[1], targetCoords[2],
 288             targetCoords[3]);
 289
 290   DragonflyRouter* myRouter = routers_[myCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) +
 291                                        myCoords[1] * numBladesPerChassis_ + myCoords[2]];
 292   DragonflyRouter* targetRouter = routers_[targetCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) +
 293                                            targetCoords[1] * numBladesPerChassis_ + targetCoords[2]];
 294   DragonflyRouter* currentRouter = myRouter;
 295
 296   // node->router local link
 297   route->link_list->push_back(myRouter->myNodes_[myCoords[3] * numLinksperLink_]);
 298   if (latency)
 299     *latency += myRouter->myNodes_[myCoords[3] * numLinksperLink_]->latency();
 300
 301   if (hasLimiter_) { // limiter for sender
 302     std::pair<surf::LinkImpl*, surf::LinkImpl*> info = privateLinks_.at(nodePositionWithLoopback(src->id()));
 303     route->link_list->push_back(info.first);
 304   }
 305
 306   if (targetRouter != myRouter) {
 307
 308     // are we on a different group ?
 309     if (targetRouter->group_ != currentRouter->group_) {
 310       // go to the router of our group connected to this one.
 311       if (currentRouter->blade_ != targetCoords[0]) {
 312         // go to the nth router in our chassis
 313         route->link_list->push_back(currentRouter->greenLinks_[targetCoords[0]]);
 314         if (latency)
 315           *latency += currentRouter->greenLinks_[targetCoords[0]]->latency();
 316         currentRouter = routers_[myCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) +
 317                                  myCoords[1] * numBladesPerChassis_ + targetCoords[0]];
 318       }
 319
 320       if (currentRouter->chassis_ != 0) {
 321         // go to the first chassis of our group
 322         route->link_list->push_back(currentRouter->blackLinks_[0]);
 323         if (latency)
 324           *latency += currentRouter->blackLinks_[0]->latency();
 325         currentRouter = routers_[myCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) + targetCoords[0]];
 326       }
 327
 328       // go to destination group - the only optical hop
 329       route->link_list->push_back(currentRouter->blueLinks_[0]);
 330       if (latency)
 331         *latency += currentRouter->blueLinks_[0]->latency();
 332       currentRouter = routers_[targetCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) + myCoords[0]];
 333     }
 334
 335     // same group, but same blade ?
 336     if (targetRouter->blade_ != currentRouter->blade_) {
 337       route->link_list->push_back(currentRouter->greenLinks_[targetCoords[2]]);
 338       if (latency)
 339         *latency += currentRouter->greenLinks_[targetCoords[2]]->latency();
 340       currentRouter = routers_[targetCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) + targetCoords[2]];
 341     }
 342
 343     // same blade, but same chassis ?
 344     if (targetRouter->chassis_ != currentRouter->chassis_) {
 345       route->link_list->push_back(currentRouter->blackLinks_[targetCoords[1]]);
 346       if (latency)
 347         *latency += currentRouter->blackLinks_[targetCoords[1]]->latency();
 348     }
 349   }
 350
 351   if (hasLimiter_) { // limiter for receiver
 352     std::pair<surf::LinkImpl*, surf::LinkImpl*> info = privateLinks_.at(nodePositionWithLoopback(dst->id()));
 353     route->link_list->push_back(info.first);
 354   }
 355
 356   // router->node local link
 357   route->link_list->push_back(targetRouter->myNodes_[targetCoords[3] * numLinksperLink_ + numLinksperLink_ - 1]);
 358   if (latency)
 359     *latency += targetRouter->myNodes_[targetCoords[3] * numLinksperLink_ + numLinksperLink_ - 1]->latency();
 360 }
 361 }
 362 }
 363 } // namespace