src/smpi/colls/barrier/barrier-ompi.cpp

   1 /* Copyright (c) 2013-2017. The SimGrid Team.
   2  * All rights reserved.                                                     */
   3
   4 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   5  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
   6
   7 /*
   8  * Copyright (c) 2004-2005 The Trustees of Indiana University and Indiana
   9  *                         University Research and Technology
  10  *                         Corporation.  All rights reserved.
  11  * Copyright (c) 2004-2006 The University of Tennessee and The University
  12  *                         of Tennessee Research Foundation.  All rights
  13  *                         reserved.
  14  * Copyright (c) 2004-2005 High Performance Computing Center Stuttgart,
  15  *                         University of Stuttgart.  All rights reserved.
  16  * Copyright (c) 2004-2005 The Regents of the University of California.
  17  *                         All rights reserved.
  18  * Copyright (c) 2008      Sun Microsystems, Inc.  All rights reserved.
  19  *
  20  * Additional copyrights may follow
  21  */
  22
  23 #include "../colls_private.h"
  24 #include "../coll_tuned_topo.h"
  25
  26
  27 /*
  28  * Barrier is ment to be a synchronous operation, as some BTLs can mark
  29  * a request done before its passed to the NIC and progress might not be made
  30  * elsewhere we cannot allow a process to exit the barrier until its last
  31  * [round of] sends are completed.
  32  *
  33  * It is last round of sends rather than 'last' individual send as each pair of
  34  * peers can use different channels/devices/btls and the receiver of one of
  35  * these sends might be forced to wait as the sender
  36  * leaves the collective and does not make progress until the next mpi call
  37  *
  38  */
  39
  40 /*
  41  * Simple double ring version of barrier
  42  *
  43  * synchronous gurantee made by last ring of sends are synchronous
  44  *
  45  */
  46 namespace simgrid{
  47 namespace smpi{
  48 int Coll_barrier_ompi_doublering::barrier(MPI_Comm comm)
  49 {
  50     int rank, size;
  51     int left, right;
  52
  53
  54     rank = comm->rank();
  55     size = comm->size();
  56
  57     XBT_DEBUG("ompi_coll_tuned_barrier_ompi_doublering rank %d", rank);
  58
  59     left = ((rank-1+size)%size);
  60     right = ((rank+1)%size);
  61
  62     if (rank > 0) { /* receive message from the left */
  63         Request::recv((void*)NULL, 0, MPI_BYTE, left,
  64                                 COLL_TAG_BARRIER, comm,
  65                                 MPI_STATUS_IGNORE);
  66     }
  67
  68     /* Send message to the right */
  69     Request::send((void*)NULL, 0, MPI_BYTE, right,
  70                             COLL_TAG_BARRIER,
  71                              comm);
  72
  73     /* root needs to receive from the last node */
  74     if (rank == 0) {
  75         Request::recv((void*)NULL, 0, MPI_BYTE, left,
  76                                 COLL_TAG_BARRIER, comm,
  77                                 MPI_STATUS_IGNORE);
  78     }
  79
  80     /* Allow nodes to exit */
  81     if (rank > 0) { /* post Receive from left */
  82         Request::recv((void*)NULL, 0, MPI_BYTE, left,
  83                                 COLL_TAG_BARRIER, comm,
  84                                 MPI_STATUS_IGNORE);
  85     }
  86
  87     /* send message to the right one */
  88     Request::send((void*)NULL, 0, MPI_BYTE, right,
  89                             COLL_TAG_BARRIER,
  90                              comm);
  91
  92     /* rank 0 post receive from the last node */
  93     if (rank == 0) {
  94         Request::recv((void*)NULL, 0, MPI_BYTE, left,
  95                                 COLL_TAG_BARRIER, comm,
  96                                 MPI_STATUS_IGNORE);
  97     }
  98
  99     return MPI_SUCCESS;
 100
 101 }
 102
 103
 104 /*
 105  * To make synchronous, uses sync sends and sync sendrecvs
 106  */
 107
 108 int Coll_barrier_ompi_recursivedoubling::barrier(MPI_Comm comm)
 109 {
 110     int rank, size, adjsize;
 111     int mask, remote;
 112
 113     rank = comm->rank();
 114     size = comm->size();
 115     XBT_DEBUG(
 116                  "ompi_coll_tuned_barrier_ompi_recursivedoubling rank %d",
 117                  rank);
 118
 119     /* do nearest power of 2 less than size calc */
 120     for( adjsize = 1; adjsize <= size; adjsize <<= 1 );
 121     adjsize >>= 1;
 122
 123     /* if size is not exact power of two, perform an extra step */
 124     if (adjsize != size) {
 125         if (rank >= adjsize) {
 126             /* send message to lower ranked node */
 127             remote = rank - adjsize;
 128             Request::sendrecv(NULL, 0, MPI_BYTE, remote,
 129                                                   COLL_TAG_BARRIER,
 130                                                   NULL, 0, MPI_BYTE, remote,
 131                                                   COLL_TAG_BARRIER,
 132                                                   comm, MPI_STATUS_IGNORE);
 133
 134         } else if (rank < (size - adjsize)) {
 135
 136             /* receive message from high level rank */
 137             Request::recv((void*)NULL, 0, MPI_BYTE, rank+adjsize,
 138                                     COLL_TAG_BARRIER, comm,
 139                                     MPI_STATUS_IGNORE);
 140
 141         }
 142     }
 143
 144     /* exchange messages */
 145     if ( rank < adjsize ) {
 146         mask = 0x1;
 147         while ( mask < adjsize ) {
 148             remote = rank ^ mask;
 149             mask <<= 1;
 150             if (remote >= adjsize) continue;
 151
 152             /* post receive from the remote node */
 153             Request::sendrecv(NULL, 0, MPI_BYTE, remote,
 154                                                   COLL_TAG_BARRIER,
 155                                                   NULL, 0, MPI_BYTE, remote,
 156                                                   COLL_TAG_BARRIER,
 157                                                   comm, MPI_STATUS_IGNORE);
 158         }
 159     }
 160
 161     /* non-power of 2 case */
 162     if (adjsize != size) {
 163         if (rank < (size - adjsize)) {
 164             /* send enter message to higher ranked node */
 165             remote = rank + adjsize;
 166             Request::send((void*)NULL, 0, MPI_BYTE, remote,
 167                                     COLL_TAG_BARRIER,
 168                                      comm);
 169
 170         }
 171     }
 172
 173     return MPI_SUCCESS;
 174
 175 }
 176
 177
 178 /*
 179  * To make synchronous, uses sync sends and sync sendrecvs
 180  */
 181
 182 int Coll_barrier_ompi_bruck::barrier(MPI_Comm comm)
 183 {
 184     int rank, size;
 185     int distance, to, from;
 186
 187     rank = comm->rank();
 188     size = comm->size();
 189     XBT_DEBUG(
 190                  "ompi_coll_tuned_barrier_ompi_bruck rank %d", rank);
 191
 192     /* exchange data with rank-2^k and rank+2^k */
 193     for (distance = 1; distance < size; distance <<= 1) {
 194         from = (rank + size - distance) % size;
 195         to   = (rank + distance) % size;
 196
 197         /* send message to lower ranked node */
 198         Request::sendrecv(NULL, 0, MPI_BYTE, to,
 199                                               COLL_TAG_BARRIER,
 200                                               NULL, 0, MPI_BYTE, from,
 201                                               COLL_TAG_BARRIER,
 202                                               comm, MPI_STATUS_IGNORE);
 203     }
 204
 205     return MPI_SUCCESS;
 206
 207 }
 208
 209
 210 /*
 211  * To make synchronous, uses sync sends and sync sendrecvs
 212  */
 213 /* special case for two processes */
 214 int Coll_barrier_ompi_two_procs::barrier(MPI_Comm comm)
 215 {
 216     int remote;
 217
 218     remote = comm->rank();
 219     XBT_DEBUG(
 220                  "ompi_coll_tuned_barrier_ompi_two_procs rank %d", remote);
 221     remote = (remote + 1) & 0x1;
 222
 223     Request::sendrecv(NULL, 0, MPI_BYTE, remote,
 224                                           COLL_TAG_BARRIER,
 225                                           NULL, 0, MPI_BYTE, remote,
 226                                           COLL_TAG_BARRIER,
 227                                           comm, MPI_STATUS_IGNORE);
 228     return (MPI_SUCCESS);
 229 }
 230
 231
 232 /*
 233  * Linear functions are copied from the BASIC coll module
 234  * they do not segment the message and are simple implementations
 235  * but for some small number of nodes and/or small data sizes they
 236  * are just as fast as tuned/tree based segmenting operations
 237  * and as such may be selected by the decision functions
 238  * These are copied into this module due to the way we select modules
 239  * in V1. i.e. in V2 we will handle this differently and so will not
 240  * have to duplicate code.
 241  * GEF Oct05 after asking Jeff.
 242  */
 243
 244 /* copied function (with appropriate renaming) starts here */
 245
 246 int Coll_barrier_ompi_basic_linear::barrier(MPI_Comm comm)
 247 {
 248     int i;
 249     int size = comm->size();
 250     int rank = comm->rank();
 251
 252     /* All non-root send & receive zero-length message. */
 253
 254     if (rank > 0) {
 255         Request::send (NULL, 0, MPI_BYTE, 0,
 256                                  COLL_TAG_BARRIER,
 257                                   comm);
 258
 259         Request::recv (NULL, 0, MPI_BYTE, 0,
 260                                  COLL_TAG_BARRIER,
 261                                  comm, MPI_STATUS_IGNORE);
 262     }
 263
 264     /* The root collects and broadcasts the messages. */
 265
 266     else {
 267         MPI_Request* requests;
 268
 269         requests = (MPI_Request*)malloc( size * sizeof(MPI_Request) );
 270         for (i = 1; i < size; ++i) {
 271             requests[i] = Request::irecv(NULL, 0, MPI_BYTE, MPI_ANY_SOURCE,
 272                                      COLL_TAG_BARRIER, comm
 273                                      );
 274         }
 275         Request::waitall( size-1, requests+1, MPI_STATUSES_IGNORE );
 276
 277         for (i = 1; i < size; ++i) {
 278             requests[i] = Request::isend(NULL, 0, MPI_BYTE, i,
 279                                      COLL_TAG_BARRIER,
 280                                       comm
 281                                      );
 282         }
 283         Request::waitall( size-1, requests+1, MPI_STATUSES_IGNORE );
 284         free( requests );
 285     }
 286
 287     /* All done */
 288
 289     return MPI_SUCCESS;
 290
 291 }
 292 /* copied function (with appropriate renaming) ends here */
 293
 294 /*
 295  * Another recursive doubling type algorithm, but in this case
 296  * we go up the tree and back down the tree.
 297  */
 298 int Coll_barrier_ompi_tree::barrier(MPI_Comm comm)
 299 {
 300     int rank, size, depth;
 301     int jump, partner;
 302
 303     rank = comm->rank();
 304     size = comm->size();
 305     XBT_DEBUG(
 306                  "ompi_coll_tuned_barrier_ompi_tree %d",
 307                  rank);
 308
 309     /* Find the nearest power of 2 of the communicator size. */
 310     for(depth = 1; depth < size; depth <<= 1 );
 311
 312     for (jump=1; jump<depth; jump<<=1) {
 313         partner = rank ^ jump;
 314         if (!(partner & (jump-1)) && partner < size) {
 315             if (partner > rank) {
 316                 Request::recv (NULL, 0, MPI_BYTE, partner,
 317                                          COLL_TAG_BARRIER, comm,
 318                                          MPI_STATUS_IGNORE);
 319             } else if (partner < rank) {
 320                 Request::send (NULL, 0, MPI_BYTE, partner,
 321                                          COLL_TAG_BARRIER,
 322                                           comm);
 323             }
 324         }
 325     }
 326
 327     depth>>=1;
 328     for (jump = depth; jump>0; jump>>=1) {
 329         partner = rank ^ jump;
 330         if (!(partner & (jump-1)) && partner < size) {
 331             if (partner > rank) {
 332                 Request::send (NULL, 0, MPI_BYTE, partner,
 333                                          COLL_TAG_BARRIER,
 334                                           comm);
 335             } else if (partner < rank) {
 336                 Request::recv (NULL, 0, MPI_BYTE, partner,
 337                                          COLL_TAG_BARRIER, comm,
 338                                          MPI_STATUS_IGNORE);
 339             }
 340         }
 341     }
 342
 343     return MPI_SUCCESS;
 344 }
 345
 346 }
 347 }