teshsuite/smpi/mpich3-test/rma/linked_list_lockall.c

   1 /* -*- Mode: C; c-basic-offset:4 ; indent-tabs-mode:nil ; -*- */
   2 /*
   3  *
   4  *  (C) 2003 by Argonne National Laboratory.
   5  *      See COPYRIGHT in top-level directory.
   6  */
   7
   8 /*            MPI-3 distributed linked list construction example
   9  *            --------------------------------------------------
  10  *
  11  * Construct a distributed shared linked list using proposed MPI-3 dynamic
  12  * windows.  Initially process 0 creates the head of the list, attaches it to
  13  * the window, and broadcasts the pointer to all processes.  All processes then
  14  * concurrently append N new elements to the list.  When a process attempts to
  15  * attach its element to the tail of list it may discover that its tail pointer
  16  * is stale and it must chase ahead to the new tail before the element can be
  17  * attached.
  18  */
  19
  20 #include <stdio.h>
  21 #include <stdlib.h>
  22 #include <mpi.h>
  23 #include <assert.h>
  24 #include "mpitest.h"
  25
  26 #ifdef HAVE_UNISTD_H
  27 #include <unistd.h>
  28 #endif
  29
  30 #define NUM_ELEMS 32
  31 #define NPROBE    100
  32 #define ELEM_PER_ROW 16
  33
  34 /* Linked list pointer */
  35 typedef struct {
  36     int      rank;
  37     MPI_Aint disp;
  38 } llist_ptr_t;
  39
  40 /* Linked list element */
  41 typedef struct {
  42     int value;
  43     llist_ptr_t next;
  44 } llist_elem_t;
  45
  46 static const llist_ptr_t nil = { -1, (MPI_Aint) MPI_BOTTOM };
  47 static const int verbose = 0;
  48
  49 /* List of locally allocated list elements. */
  50 static llist_elem_t **my_elems = NULL;
  51 static int my_elems_size  = 0;
  52 static int my_elems_count = 0;
  53
  54 /* Allocate a new shared linked list element */
  55 MPI_Aint alloc_elem(int value, MPI_Win win) {
  56     MPI_Aint disp;
  57     llist_elem_t *elem_ptr;
  58
  59     /* Allocate the new element and register it with the window */
  60     MPI_Alloc_mem(sizeof(llist_elem_t), MPI_INFO_NULL, &elem_ptr);
  61     elem_ptr->value = value;
  62     elem_ptr->next  = nil;
  63     MPI_Win_attach(win, elem_ptr, sizeof(llist_elem_t));
  64
  65     /* Add the element to the list of local elements so we can free it later. */
  66     if (my_elems_size == my_elems_count) {
  67         my_elems_size += 100;
  68         my_elems = realloc(my_elems, my_elems_size*sizeof(void*));
  69     }
  70     my_elems[my_elems_count] = elem_ptr;
  71     my_elems_count++;
  72
  73     MPI_Get_address(elem_ptr, &disp);
  74     return disp;
  75 }
  76
  77 int main(int argc, char **argv) {
  78     int           procid, nproc, i;
  79     MPI_Win       llist_win;
  80     llist_ptr_t   head_ptr, tail_ptr;
  81
  82     MPI_Init(&argc, &argv);
  83
  84     MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &procid);
  85     MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &nproc);
  86
  87     MPI_Win_create_dynamic(MPI_INFO_NULL, MPI_COMM_WORLD, &llist_win);
  88
  89     /* Process 0 creates the head node */
  90     if (procid == 0)
  91         head_ptr.disp = alloc_elem(-1, llist_win);
  92
  93     /* Broadcast the head pointer to everyone */
  94     head_ptr.rank = 0;
  95     MPI_Bcast(&head_ptr.disp, 1, MPI_AINT, 0, MPI_COMM_WORLD);
  96     tail_ptr = head_ptr;
  97
  98     /* Lock the window for shared access to all targets */
  99     MPI_Win_lock_all(0, llist_win);
 100
 101     /* All processes concurrently append NUM_ELEMS elements to the list */
 102     for (i = 0; i < NUM_ELEMS; i++) {
 103         llist_ptr_t new_elem_ptr;
 104         int success;
 105
 106         /* Create a new list element and register it with the window */
 107         new_elem_ptr.rank = procid;
 108         new_elem_ptr.disp = alloc_elem(procid, llist_win);
 109
 110         /* Append the new node to the list.  This might take multiple attempts if
 111            others have already appended and our tail pointer is stale. */
 112         do {
 113             llist_ptr_t next_tail_ptr = nil;
 114
 115             MPI_Compare_and_swap((void*) &new_elem_ptr.rank, (void*) &nil.rank,
 116                                   (void*) &next_tail_ptr.rank, MPI_INT, tail_ptr.rank,
 117                                   (MPI_Aint) &(((llist_elem_t*)tail_ptr.disp)->next.rank), llist_win);
 118
 119             MPI_Win_flush(tail_ptr.rank, llist_win);
 120             success = (next_tail_ptr.rank == nil.rank);
 121
 122             if (success) {
 123                 int i, flag;
 124
 125                 MPI_Accumulate(&new_elem_ptr.disp, 1, MPI_AINT, tail_ptr.rank,
 126                                (MPI_Aint) &(((llist_elem_t*)tail_ptr.disp)->next.disp), 1,
 127                                MPI_AINT, MPI_REPLACE, llist_win);
 128
 129                 MPI_Win_flush(tail_ptr.rank, llist_win);
 130                 tail_ptr = new_elem_ptr;
 131
 132                 /* For implementations that use pt-to-pt messaging, force progress for other threads'
 133                    RMA operations. */
 134                 for (i = 0; i < NPROBE; i++)
 135                     MPI_Iprobe(MPI_ANY_SOURCE, MPI_ANY_TAG, MPI_COMM_WORLD, &flag, MPI_STATUS_IGNORE);
 136
 137             } else {
 138                 /* Tail pointer is stale, fetch the displacement.  May take multiple tries
 139                    if it is being updated. */
 140                 do {
 141                     MPI_Get_accumulate( NULL, 0, MPI_DATATYPE_NULL, &next_tail_ptr.disp,
 142                                         1, MPI_AINT, tail_ptr.rank,
 143                                         (MPI_Aint) &(((llist_elem_t*)tail_ptr.disp)->next.disp),
 144                                         1, MPI_AINT, MPI_NO_OP, llist_win);
 145                     MPI_Win_flush(tail_ptr.rank, llist_win);
 146                 } while (next_tail_ptr.disp == nil.disp);
 147                 tail_ptr = next_tail_ptr;
 148             }
 149         } while (!success);
 150     }
 151
 152     MPI_Win_unlock_all(llist_win);
 153     MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);
 154
 155     /* Traverse the list and verify that all processes inserted exactly the correct
 156        number of elements. */
 157     if (procid == 0) {
 158         int  have_root = 0;
 159         int  errors    = 0;
 160         int *counts, count = 0;
 161
 162         counts = (int*) malloc(sizeof(int) * nproc);
 163         assert(counts != NULL);
 164
 165         for (i = 0; i < nproc; i++)
 166             counts[i] = 0;
 167
 168         tail_ptr = head_ptr;
 169
 170         MPI_Win_lock_all(0, llist_win);
 171
 172         /* Walk the list and tally up the number of elements inserted by each rank */
 173         while (tail_ptr.disp != nil.disp) {
 174             llist_elem_t elem;
 175
 176             MPI_Get(&elem, sizeof(llist_elem_t), MPI_BYTE,
 177                     tail_ptr.rank, tail_ptr.disp, sizeof(llist_elem_t), MPI_BYTE, llist_win);
 178
 179             MPI_Win_flush(tail_ptr.rank, llist_win);
 180
 181             tail_ptr = elem.next;
 182
 183             /* This is not the root */
 184             if (have_root) {
 185                 assert(elem.value >= 0 && elem.value < nproc);
 186                 counts[elem.value]++;
 187                 count++;
 188
 189                 if (verbose) {
 190                     int last_elem = tail_ptr.disp == nil.disp;
 191                     printf("%2d%s", elem.value, last_elem ? "" : " -> ");
 192                     if (count % ELEM_PER_ROW == 0 && !last_elem)
 193                         printf("\n");
 194                 }
 195             }
 196
 197             /* This is the root */
 198             else {
 199                 assert(elem.value == -1);
 200                 have_root = 1;
 201             }
 202         }
 203
 204         MPI_Win_unlock_all(llist_win);
 205
 206         if (verbose)
 207           printf("\n\n");
 208
 209         /* Verify the counts we collected */
 210         for (i = 0; i < nproc; i++) {
 211             int expected = NUM_ELEMS;
 212
 213             if (counts[i] != expected) {
 214                 printf("Error: Rank %d inserted %d elements, expected %d\n", i, counts[i], expected);
 215                 errors++;
 216             }
 217         }
 218
 219         printf("%s\n", errors == 0 ? " No Errors" : "FAIL");
 220         free(counts);
 221     }
 222
 223     MPI_Win_free(&llist_win);
 224
 225     /* Free all the elements in the list */
 226     for ( ; my_elems_count > 0; my_elems_count--)
 227         MPI_Free_mem(my_elems[my_elems_count-1]);
 228
 229     MPI_Finalize();
 230     return 0;
 231 }