src/smpi/smpi_comm.c

   1 /* Copyright (c) 2010-2014. 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 #include <stdlib.h>
   8
   9 #include "private.h"
  10 #include "smpi_mpi_dt_private.h"
  11 #include "limits.h"
  12 #include "simix/smx_private.h"
  13 #include "xbt/replay.h"
  14 #include "colls/colls.h"
  15
  16 extern int is_replay_active ;
  17
  18 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(smpi_comm, smpi,
  19                                 "Logging specific to SMPI (comm)");
  20
  21
  22
  23 /* Support for cartesian topology was added, but there are 2 other types of
  24  * topology, graph et dist graph. In order to support them, we have to add a
  25  * field MPIR_Topo_type, and replace the MPI_Topology field by an union. */
  26
  27 typedef struct s_smpi_mpi_communicator {
  28   MPI_Group group;
  29   MPIR_Topo_type topoType;
  30   MPI_Topology topo; // to be replaced by an union
  31   int refcount;
  32   MPI_Comm leaders_comm;//inter-node communicator
  33   MPI_Comm intra_comm;//intra-node communicator . For MPI_COMM_WORLD this can't be used, as var is global.
  34   //use an intracomm stored in the process data instead
  35   int* leaders_map; //who is the leader of each process
  36   int is_uniform;
  37   int* non_uniform_map; //set if smp nodes have a different number of processes allocated
  38   int is_blocked;// are ranks allocated on the same smp node contiguous ?
  39 } s_smpi_mpi_communicator_t;
  40
  41 static int smpi_compare_rankmap(const void *a, const void *b)
  42 {
  43   const int* x = (const int*)a;
  44   const int* y = (const int*)b;
  45
  46   if (x[1] < y[1]) {
  47     return -1;
  48   }
  49   if (x[1] == y[1]) {
  50     if (x[0] < y[0]) {
  51       return -1;
  52     }
  53     if (x[0] == y[0]) {
  54       return 0;
  55     }
  56     return 1;
  57   }
  58   return 1;
  59 }
  60
  61 MPI_Comm smpi_comm_new(MPI_Group group, MPI_Topology topo)
  62 {
  63   MPI_Comm comm;
  64
  65   comm = xbt_new(s_smpi_mpi_communicator_t, 1);
  66   comm->group = group;
  67   smpi_group_use(comm->group);
  68   comm->refcount=1;
  69   comm->topoType = -1;
  70   comm->topo = topo;
  71   comm->intra_comm = MPI_COMM_NULL;
  72   comm->leaders_comm = MPI_COMM_NULL;
  73   comm->is_uniform=1;
  74   comm->non_uniform_map = NULL;
  75   comm->leaders_map = NULL;
  76   comm->is_blocked=0;
  77   return comm;
  78 }
  79
  80 void smpi_comm_destroy(MPI_Comm comm)
  81 {
  82   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
  83     comm = smpi_process_comm_world();
  84   smpi_group_unuse(comm->group);
  85   smpi_topo_destroy(comm->topo); // there's no use count on topos
  86   smpi_comm_unuse(comm);
  87 }
  88
  89 MPI_Group smpi_comm_group(MPI_Comm comm)
  90 {
  91   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
  92     comm = smpi_process_comm_world();
  93
  94   return comm->group;
  95 }
  96
  97 MPI_Topology smpi_comm_topo(MPI_Comm comm) {
  98   if (comm != MPI_COMM_NULL)
  99     return comm->topo;
 100   return NULL;
 101 }
 102
 103 int smpi_comm_size(MPI_Comm comm)
 104 {
 105   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 106     comm = smpi_process_comm_world();
 107
 108   return smpi_group_size(smpi_comm_group(comm));
 109 }
 110
 111 int smpi_comm_rank(MPI_Comm comm)
 112 {
 113   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 114     comm = smpi_process_comm_world();
 115   return smpi_group_rank(smpi_comm_group(comm), smpi_process_index());
 116 }
 117
 118 void smpi_comm_get_name (MPI_Comm comm, char* name, int* len)
 119 {
 120   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 121     comm = smpi_process_comm_world();
 122   if(comm == MPI_COMM_WORLD) {
 123     strcpy(name, "WORLD");
 124     *len = 5;
 125   } else {
 126     *len = snprintf(name, MPI_MAX_NAME_STRING, "%p", comm);
 127   }
 128 }
 129
 130 void smpi_comm_set_leaders_comm(MPI_Comm comm, MPI_Comm leaders){
 131   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 132     comm = smpi_process_comm_world();
 133   comm->leaders_comm=leaders;
 134 }
 135
 136 void smpi_comm_set_intra_comm(MPI_Comm comm, MPI_Comm leaders){
 137   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 138     comm = smpi_process_comm_world();
 139   comm->intra_comm=leaders;
 140 }
 141
 142 int* smpi_comm_get_non_uniform_map(MPI_Comm comm){
 143   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 144     comm = smpi_process_comm_world();
 145   return comm->non_uniform_map;
 146 }
 147
 148 int* smpi_comm_get_leaders_map(MPI_Comm comm){
 149   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 150     comm = smpi_process_comm_world();
 151   return comm->leaders_map;
 152 }
 153
 154 MPI_Comm smpi_comm_get_leaders_comm(MPI_Comm comm){
 155   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 156     comm = smpi_process_comm_world();
 157   return comm->leaders_comm;
 158 }
 159
 160 MPI_Comm smpi_comm_get_intra_comm(MPI_Comm comm){
 161   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 162     comm = smpi_process_comm_world();
 163   if(comm==MPI_COMM_WORLD) return smpi_process_get_comm_intra();
 164   else return comm->intra_comm;
 165 }
 166
 167 int smpi_comm_is_uniform(MPI_Comm comm){
 168   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 169     comm = smpi_process_comm_world();
 170   return comm->is_uniform;
 171 }
 172
 173 int smpi_comm_is_blocked(MPI_Comm comm){
 174   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 175     comm = smpi_process_comm_world();
 176   return comm->is_blocked;
 177 }
 178
 179 MPI_Comm smpi_comm_split(MPI_Comm comm, int color, int key)
 180 {
 181   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 182     comm = smpi_process_comm_world();
 183   int system_tag = 123;
 184   int index, rank, size, i, j, count, reqs;
 185   int* sendbuf;
 186   int* recvbuf;
 187   int* rankmap;
 188   MPI_Group group, group_root, group_out;
 189   MPI_Request* requests;
 190
 191   group_root = group_out = NULL;
 192   group = smpi_comm_group(comm);
 193   rank = smpi_comm_rank(comm);
 194   size = smpi_comm_size(comm);
 195   /* Gather all colors and keys on rank 0 */
 196   sendbuf = xbt_new(int, 2);
 197   sendbuf[0] = color;
 198   sendbuf[1] = key;
 199   if(rank == 0) {
 200     recvbuf = xbt_new(int, 2 * size);
 201   } else {
 202     recvbuf = NULL;
 203   }
 204   smpi_mpi_gather(sendbuf, 2, MPI_INT, recvbuf, 2, MPI_INT, 0, comm);
 205   xbt_free(sendbuf);
 206   /* Do the actual job */
 207   if(rank == 0) {
 208     rankmap = xbt_new(int, 2 * size);
 209     for(i = 0; i < size; i++) {
 210       if(recvbuf[2 * i] == MPI_UNDEFINED) {
 211         continue;
 212       }
 213       count = 0;
 214       for(j = i + 1; j < size; j++)  {
 215         if(recvbuf[2 * i] == recvbuf[2 * j]) {
 216           recvbuf[2 * j] = MPI_UNDEFINED;
 217           rankmap[2 * count] = j;
 218           rankmap[2 * count + 1] = recvbuf[2 * j + 1];
 219           count++;
 220         }
 221       }
 222       /* Add self in the group */
 223       recvbuf[2 * i] = MPI_UNDEFINED;
 224       rankmap[2 * count] = i;
 225       rankmap[2 * count + 1] = recvbuf[2 * i + 1];
 226       count++;
 227       qsort(rankmap, count, 2 * sizeof(int), &smpi_compare_rankmap);
 228       group_out = smpi_group_new(count);
 229       if(i == 0) {
 230         group_root = group_out; /* Save root's group */
 231       }
 232       for(j = 0; j < count; j++) {
 233         //increment refcounter in order to avoid freeing the group too quick before copy
 234         index = smpi_group_index(group, rankmap[2 * j]);
 235         smpi_group_set_mapping(group_out, index, j);
 236       }
 237       requests = xbt_new(MPI_Request, count);
 238       reqs = 0;
 239       for(j = 0; j < count; j++) {
 240         if(rankmap[2 * j] != 0) {
 241           requests[reqs] = smpi_isend_init(&group_out, 1, MPI_PTR, rankmap[2 * j], system_tag, comm);
 242           reqs++;
 243         }
 244       }
 245       smpi_mpi_startall(reqs, requests);
 246       smpi_mpi_waitall(reqs, requests, MPI_STATUS_IGNORE);
 247       xbt_free(requests);
 248     }
 249     xbt_free(recvbuf);
 250     group_out = group_root; /* exit with root's group */
 251   } else {
 252     if(color != MPI_UNDEFINED) {
 253       smpi_mpi_recv(&group_out, 1, MPI_PTR, 0, system_tag, comm, MPI_STATUS_IGNORE);
 254       if(group_out){
 255         group_out=smpi_group_copy(group_out);
 256       }
 257     } /* otherwise, exit with group_out == NULL */
 258   }
 259   return group_out ? smpi_comm_new(group_out, NULL) : MPI_COMM_NULL;
 260 }
 261
 262 void smpi_comm_use(MPI_Comm comm){
 263   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 264     comm = smpi_process_comm_world();
 265   comm->refcount++;
 266 }
 267
 268 void smpi_comm_unuse(MPI_Comm comm){
 269   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 270     comm = smpi_process_comm_world();
 271   comm->refcount--;
 272   if(comm->refcount==0){
 273     if(comm->intra_comm != MPI_COMM_NULL)
 274       smpi_comm_unuse(comm->intra_comm);
 275     if(comm->leaders_comm != MPI_COMM_NULL)
 276       smpi_comm_unuse(comm->leaders_comm);
 277     if(comm->non_uniform_map !=NULL)
 278       xbt_free(comm->non_uniform_map);
 279     if(comm->leaders_map !=NULL)
 280       xbt_free(comm->leaders_map);
 281     xbt_free(comm);
 282   }
 283 }
 284
 285 static int
 286 compare_ints (const void *a, const void *b)
 287 {
 288   const int *da = (const int *) a;
 289   const int *db = (const int *) b;
 290
 291   return (*da > *db) - (*da < *db);
 292 }
 293
 294 void smpi_comm_init_smp(MPI_Comm comm){
 295   int leader = -1;
 296
 297   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
 298     comm = smpi_process_comm_world();
 299
 300   int comm_size =smpi_comm_size(comm);
 301
 302   // If we are in replay - perform an ugly hack
 303   // say to SimGrid that we are not in replay for a while, because we need
 304   // the buffers to be copied for the following calls
 305   int replaying = 0; //cache data to set it back again after
 306   if(_xbt_replay_is_active()){
 307     replaying = 1;
 308     is_replay_active = 0 ;
 309   }
 310
 311   if(smpi_privatize_global_variables){ //we need to switch here, as the called function may silently touch global variables
 312      smpi_switch_data_segment(smpi_process_index());
 313    }
 314   //identify neighbours in comm
 315   //get the indexes of all processes sharing the same simix host
 316   xbt_swag_t process_list = simcall_host_get_process_list(SIMIX_host_self());
 317   int intra_comm_size = 0;
 318   //only one process/node, disable SMP support and return
 319 //  if(intra_comm_size==1){
 320 //      smpi_comm_set_intra_comm(comm, MPI_COMM_SELF);
 321 //      //smpi_comm_set_leaders_comm(comm, comm);
 322 //      smpi_process_set_comm_intra(MPI_COMM_SELF);
 323 //      return;
 324 //  }
 325
 326
 327   int i =0;
 328   int min_index=INT_MAX;//the minimum index will be the leader
 329   msg_process_t process = NULL;
 330   xbt_swag_foreach(process, process_list) {
 331     //is_in_comm=0;
 332     int index = SIMIX_process_get_PID(process) -1;
 333
 334     if(smpi_group_rank(smpi_comm_group(comm),  index)!=MPI_UNDEFINED){
 335         intra_comm_size++;
 336       //the process is in the comm
 337       if(index < min_index)
 338         min_index=index;
 339       i++;
 340     }
 341   }
 342   XBT_DEBUG("number of processes deployed on my node : %d", intra_comm_size);
 343   MPI_Group group_intra = smpi_group_new(intra_comm_size);
 344   i=0;
 345   process = NULL;
 346   xbt_swag_foreach(process, process_list) {
 347     //is_in_comm=0;
 348     int index = SIMIX_process_get_PID(process) -1;
 349     if(smpi_group_rank(smpi_comm_group(comm),  index)!=MPI_UNDEFINED){
 350       smpi_group_set_mapping(group_intra, index, i);
 351       i++;
 352     }
 353   }
 354
 355
 356   MPI_Comm comm_intra = smpi_comm_new(group_intra, NULL);
 357   //MPI_Comm shmem_comm = smpi_process_comm_intra();
 358   //int intra_rank = smpi_comm_rank(shmem_comm);
 359
 360
 361   //if(smpi_process_index()==min_index)
 362   leader=min_index;
 363
 364   int * leaders_map= (int*)xbt_malloc0(sizeof(int)*comm_size);
 365   int * leader_list= (int*)xbt_malloc0(sizeof(int)*comm_size);
 366   for(i=0; i<comm_size; i++){
 367       leader_list[i]=-1;
 368   }
 369
 370   smpi_coll_tuned_allgather_mpich(&leader, 1, MPI_INT , leaders_map, 1, MPI_INT, comm);
 371
 372   if(smpi_privatize_global_variables){ //we need to switch here, as the called function may silently touch global variables
 373      smpi_switch_data_segment(smpi_process_index());
 374    }
 375
 376   if(!comm->leaders_map){
 377     comm->leaders_map= leaders_map;
 378   }else{
 379     xbt_free(leaders_map);
 380   }
 381   int j=0;
 382   int leader_group_size = 0;
 383   for(i=0; i<comm_size; i++){
 384       int already_done=0;
 385       for(j=0;j<leader_group_size; j++){
 386         if(comm->leaders_map[i]==leader_list[j]){
 387             already_done=1;
 388         }
 389       }
 390       if(!already_done){
 391         leader_list[leader_group_size]=comm->leaders_map[i];
 392         leader_group_size++;
 393       }
 394   }
 395   qsort(leader_list, leader_group_size, sizeof(int),compare_ints);
 396
 397   MPI_Group leaders_group = smpi_group_new(leader_group_size);
 398
 399
 400   MPI_Comm leader_comm = MPI_COMM_NULL;
 401   if(comm!=MPI_COMM_WORLD){
 402     //create leader_communicator
 403     for (i=0; i< leader_group_size;i++)
 404       smpi_group_set_mapping(leaders_group, leader_list[i], i);
 405     leader_comm = smpi_comm_new(leaders_group, NULL);
 406     smpi_comm_set_leaders_comm(comm, leader_comm);
 407     smpi_comm_set_intra_comm(comm, comm_intra);
 408
 409     //create intracommunicator
 410    // smpi_comm_set_intra_comm(comm, smpi_comm_split(comm, *(int*)SIMIX_host_self(), comm_rank));
 411   }else{
 412     for (i=0; i< leader_group_size;i++)
 413       smpi_group_set_mapping(leaders_group, leader_list[i], i);
 414
 415     leader_comm = smpi_comm_new(leaders_group, NULL);
 416     if(smpi_comm_get_leaders_comm(comm)==MPI_COMM_NULL)
 417       smpi_comm_set_leaders_comm(comm, leader_comm);
 418     smpi_process_set_comm_intra(comm_intra);
 419   }
 420
 421   int is_uniform = 1;
 422
 423   // Are the nodes uniform ? = same number of process/node
 424   int my_local_size=smpi_comm_size(comm_intra);
 425   if(smpi_comm_rank(comm_intra)==0) {
 426     int* non_uniform_map = xbt_malloc(sizeof(int)*leader_group_size);
 427     smpi_coll_tuned_allgather_mpich(&my_local_size, 1, MPI_INT,
 428         non_uniform_map, 1, MPI_INT, leader_comm);
 429     for(i=0; i < leader_group_size; i++) {
 430       if(non_uniform_map[0] != non_uniform_map[i]) {
 431         is_uniform = 0;
 432         break;
 433       }
 434     }
 435     if(!is_uniform && smpi_comm_is_uniform(comm)){
 436         comm->non_uniform_map= non_uniform_map;
 437     }else{
 438         xbt_free(non_uniform_map);
 439     }
 440     comm->is_uniform=is_uniform;
 441   }
 442   smpi_coll_tuned_bcast_mpich(&(comm->is_uniform),1, MPI_INT, 0, comm_intra );
 443
 444   if(smpi_privatize_global_variables){ //we need to switch here, as the called function may silently touch global variables
 445      smpi_switch_data_segment(smpi_process_index());
 446    }
 447   // Are the ranks blocked ? = allocated contiguously on the SMP nodes
 448   int is_blocked=1;
 449   int prev=smpi_group_rank(smpi_comm_group(comm), smpi_group_index(smpi_comm_group(comm_intra), 0));
 450     for (i=1; i<my_local_size; i++){
 451       int this=smpi_group_rank(smpi_comm_group(comm),smpi_group_index(smpi_comm_group(comm_intra), i));
 452       if(this!=prev+1){
 453         is_blocked=0;
 454         break;
 455       }
 456       prev = this;
 457   }
 458
 459   int global_blocked;
 460   smpi_mpi_allreduce(&is_blocked, &(global_blocked), 1,
 461             MPI_INT, MPI_LAND, comm);
 462
 463   if(comm==MPI_COMM_WORLD){
 464     if(smpi_comm_rank(comm)==0){
 465         comm->is_blocked=global_blocked;
 466     }
 467   }else{
 468     comm->is_blocked=global_blocked;
 469   }
 470   xbt_free(leader_list);
 471
 472   if(replaying==1)
 473     is_replay_active = 1;
 474 }
 475