src/smpi/colls/allreduce/allreduce-smp-binomial.cpp

   1 /* Copyright (c) 2013-2019. 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 "../colls_private.hpp"
   8 /* IMPLEMENTED BY PITCH PATARASUK
   9    Non-topoloty-specific (however, number of cores/node need to be changed)
  10    all-reduce operation designed for smp clusters
  11    It uses 2-layer communication: binomial for both intra-communication
  12    inter-communication*/
  13
  14
  15 /* ** NOTE **
  16    Use -DMPICH2 if this code does not compile.
  17    MPICH1 code also work on MPICH2 on our cluster and the performance are similar.
  18    This code assume commutative and associative reduce operator (MPI_SUM, MPI_MAX, etc).
  19 */
  20
  21 //#include <star-reduction.c>
  22
  23 /*
  24 This fucntion performs all-reduce operation as follow.
  25 1) binomial_tree reduce inside each SMP node
  26 2) binomial_tree reduce intra-communication between root of each SMP node
  27 3) binomial_tree bcast intra-communication between root of each SMP node
  28 4) binomial_tree bcast inside each SMP node
  29 */
  30 namespace simgrid{
  31 namespace smpi{
  32 int Coll_allreduce_smp_binomial::allreduce(void *send_buf, void *recv_buf,
  33                                            int count, MPI_Datatype dtype,
  34                                            MPI_Op op, MPI_Comm comm)
  35 {
  36   int comm_size, rank;
  37   void *tmp_buf;
  38   int tag = COLL_TAG_ALLREDUCE;
  39   int mask, src, dst;
  40
  41   if(comm->get_leaders_comm()==MPI_COMM_NULL){
  42     comm->init_smp();
  43   }
  44   int num_core=1;
  45   if (comm->is_uniform()){
  46     num_core = comm->get_intra_comm()->size();
  47   }
  48   MPI_Status status;
  49
  50   comm_size=comm->size();
  51   rank=comm->rank();
  52   MPI_Aint extent, lb;
  53   dtype->extent(&lb, &extent);
  54   tmp_buf = (void *) smpi_get_tmp_sendbuffer(count * extent);
  55
  56   /* compute intra and inter ranking */
  57   int intra_rank, inter_rank;
  58   intra_rank = rank % num_core;
  59   inter_rank = rank / num_core;
  60
  61   /* size of processes participate in intra communications =>
  62      should be equal to number of machines */
  63   int inter_comm_size = (comm_size + num_core - 1) / num_core;
  64
  65   /* copy input buffer to output buffer */
  66   Request::sendrecv(send_buf, count, dtype, rank, tag,
  67                recv_buf, count, dtype, rank, tag, comm, &status);
  68
  69   /* start binomial reduce intra communication inside each SMP node */
  70   mask = 1;
  71   while (mask < num_core) {
  72     if ((mask & intra_rank) == 0) {
  73       src = (inter_rank * num_core) + (intra_rank | mask);
  74       if (src < comm_size) {
  75         Request::recv(tmp_buf, count, dtype, src, tag, comm, &status);
  76         if(op!=MPI_OP_NULL) op->apply( tmp_buf, recv_buf, &count, dtype);
  77       }
  78     } else {
  79       dst = (inter_rank * num_core) + (intra_rank & (~mask));
  80       Request::send(recv_buf, count, dtype, dst, tag, comm);
  81       break;
  82     }
  83     mask <<= 1;
  84   }
  85
  86   /* start binomial reduce inter-communication between each SMP nodes:
  87      each node only have one process that can communicate to other nodes */
  88   if (intra_rank == 0) {
  89     mask = 1;
  90     while (mask < inter_comm_size) {
  91       if ((mask & inter_rank) == 0) {
  92         src = (inter_rank | mask) * num_core;
  93         if (src < comm_size) {
  94           Request::recv(tmp_buf, count, dtype, src, tag, comm, &status);
  95           if(op!=MPI_OP_NULL) op->apply( tmp_buf, recv_buf, &count, dtype);
  96         }
  97       } else {
  98         dst = (inter_rank & (~mask)) * num_core;
  99         Request::send(recv_buf, count, dtype, dst, tag, comm);
 100         break;
 101       }
 102       mask <<= 1;
 103     }
 104   }
 105
 106   /* start binomial broadcast inter-communication between each SMP nodes:
 107      each node only have one process that can communicate to other nodes */
 108   if (intra_rank == 0) {
 109     mask = 1;
 110     while (mask < inter_comm_size) {
 111       if (inter_rank & mask) {
 112         src = (inter_rank - mask) * num_core;
 113         Request::recv(recv_buf, count, dtype, src, tag, comm, &status);
 114         break;
 115       }
 116       mask <<= 1;
 117     }
 118     mask >>= 1;
 119
 120     while (mask > 0) {
 121       if (inter_rank < inter_comm_size) {
 122         dst = (inter_rank + mask) * num_core;
 123         if (dst < comm_size) {
 124           Request::send(recv_buf, count, dtype, dst, tag, comm);
 125         }
 126       }
 127       mask >>= 1;
 128     }
 129   }
 130
 131   /* start binomial broadcast intra-communication inside each SMP nodes */
 132   int num_core_in_current_smp = num_core;
 133   if (inter_rank == (inter_comm_size - 1)) {
 134     num_core_in_current_smp = comm_size - (inter_rank * num_core);
 135   }
 136   mask = 1;
 137   while (mask < num_core_in_current_smp) {
 138     if (intra_rank & mask) {
 139       src = (inter_rank * num_core) + (intra_rank - mask);
 140       Request::recv(recv_buf, count, dtype, src, tag, comm, &status);
 141       break;
 142     }
 143     mask <<= 1;
 144   }
 145   mask >>= 1;
 146
 147   while (mask > 0) {
 148     dst = (inter_rank * num_core) + (intra_rank + mask);
 149     if (dst < comm_size) {
 150       Request::send(recv_buf, count, dtype, dst, tag, comm);
 151     }
 152     mask >>= 1;
 153   }
 154
 155   smpi_free_tmp_buffer(tmp_buf);
 156   return MPI_SUCCESS;
 157 }
 158 }
 159 }