src/kernel/routing/FatTreeZone.hpp

   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 #ifndef SIMGRID_ROUTING_CLUSTER_FAT_TREE_HPP_
   7 #define SIMGRID_ROUTING_CLUSTER_FAT_TREE_HPP_
   8
   9 #include "src/kernel/routing/ClusterZone.hpp"
  10
  11 namespace simgrid {
  12 namespace kernel {
  13 namespace routing {
  14
  15 class XBT_PRIVATE FatTreeLink;
  16
  17 /** \brief A node in a fat tree (@ref FatTreeZone).
  18  * A FatTreeNode can either be a switch or a processing node. Switches are
  19  * identified by a negative ID. This class is closely related to fat
  20  */
  21 class XBT_PRIVATE FatTreeNode {
  22 public:
  23   /** Unique ID which identifies every node. */
  24   int id;
  25   /* Level into the tree, with 0 being the leafs.
  26    */
  27   unsigned int level;
  28   /* \brief Position into the level, starting from 0.
  29    */
  30   unsigned int position;
  31   /** In order to link nodes between them, each one must be assigned a label,
  32    * consisting of l integers, l being the levels number of the tree. Each label
  33    * is unique in the level, and the way it is generated allows the construction
  34    * of a fat tree which fits the desired topology.
  35    */
  36   std::vector<unsigned int> label;
  37
  38   /** Links to the lower level, where the position in the vector corresponds to
  39    * a port number.
  40    */
  41   std::vector<FatTreeLink*> children;
  42   /** Links to the upper level, where the position in the vector corresponds to
  43    * a port number.
  44    */
  45   std::vector<FatTreeLink*> parents;
  46
  47   /** Virtual link standing for the node global capacity.
  48    */
  49   Link* limiterLink;
  50   /** If present, communications from this node to this node will pass through it
  51    * instead of passing by an upper level switch.
  52    */
  53   Link* loopback;
  54   FatTreeNode(sg_platf_cluster_cbarg_t cluster, int id, int level, int position);
  55 };
  56
  57 /** \brief Link in a fat tree (@ref FatTreeZone).
  58  *
  59  * Represents a single, duplex link in a fat tree. This is necessary to have a tree.
  60  * It is equivalent to a physical link.
  61  */
  62 class FatTreeLink {
  63 public:
  64   FatTreeLink(sg_platf_cluster_cbarg_t cluster, FatTreeNode* source, FatTreeNode* destination);
  65   /** Link going up in the tree */
  66   Link* upLink;
  67   /** Link going down in the tree */
  68   Link* downLink;
  69   /** Upper end of the link */
  70   FatTreeNode* upNode;
  71   /** Lower end of the link */
  72   FatTreeNode* downNode;
  73 };
  74
  75 /** @ingroup ROUTING_API
  76  * @brief NetZone using a Fat-Tree topology
  77  *
  78  * Generate fat trees according to the topology asked for, according to:
  79  * Eitan Zahavi, D-Mod-K Routing Providing Non-Blocking Traffic for Shift
  80  * Permutations on Real Life Fat Trees (2010).
  81  *
  82  * RLFT are PGFT with some restrictions to address real world constraints,
  83  * which are not currently enforced.
  84  *
  85  * The exact topology is described in the mandatory topo_parameters
  86  * field, and follow the "h ; m_h, ..., m_1 ; w_h, ..., w_1 ; p_h, ..., p_1" format.
  87  * h stands for the switches levels number, i.e. the fat tree is of height h,
  88  * without the processing nodes. m_i stands for the number of lower level nodes
  89  * connected to a node in level i. w_i stands for the number of upper levels
  90  * nodes connected to a node in level i-1. p_i stands for the number of
  91  * parallel links connecting two nodes between level i and i - 1. Level h is
  92  * the topmost switch level, level 1 is the lowest switch level, and level 0
  93  * represents the processing nodes. The number of provided nodes must be exactly
  94  * the number of processing nodes required to fit the topology, which is the
  95  * product of the m_i's.
  96  *
  97  * Routing is made using a destination-mod-k scheme.
  98  */
  99 class XBT_PRIVATE FatTreeZone : public ClusterZone {
 100 public:
 101   explicit FatTreeZone(NetZone* father, const char* name);
 102   ~FatTreeZone() override;
 103   void getLocalRoute(NetPoint* src, NetPoint* dst, sg_platf_route_cbarg_t into, double* latency) override;
 104
 105   /** \brief Generate the fat tree
 106    *
 107    * Once all processing nodes have been added, this will make sure the fat
 108    * tree is generated by calling generateLabels(), generateSwitches() and
 109    * then connection all nodes between them, using their label.
 110    */
 111   void seal() override;
 112   /** \brief Read the parameters in topo_parameters field.
 113    *
 114    * It will also store the cluster for future use.
 115    */
 116   void parse_specific_arguments(sg_platf_cluster_cbarg_t cluster) override;
 117   void addProcessingNode(int id);
 118   void generateDotFile(const std::string& filename = "fatTree.dot") const;
 119
 120 private:
 121   // description of a PGFT (TODO : better doc)
 122   unsigned int levels_ = 0;
 123   std::vector<unsigned int> lowerLevelNodesNumber_; // number of children by node
 124   std::vector<unsigned int> upperLevelNodesNumber_; // number of parents by node
 125   std::vector<unsigned int> lowerLevelPortsNumber_; // ports between each level l and l-1
 126
 127   std::map<int, FatTreeNode*> computeNodes_;
 128   std::vector<FatTreeNode*> nodes_;
 129   std::vector<FatTreeLink*> links_;
 130   std::vector<unsigned int> nodesByLevel_;
 131
 132   sg_platf_cluster_cbarg_t cluster_ = nullptr;
 133
 134   void addLink(FatTreeNode* parent, unsigned int parentPort, FatTreeNode* child, unsigned int childPort);
 135   int getLevelPosition(const unsigned int level);
 136   void generateLabels();
 137   void generateSwitches();
 138   int connectNodeToParents(FatTreeNode* node);
 139   bool areRelated(FatTreeNode* parent, FatTreeNode* child);
 140   bool isInSubTree(FatTreeNode* root, FatTreeNode* node);
 141 };
 142 }
 143 }
 144 } // namespaces
 145
 146 #endif