src/smpi/colls/bcast/bcast-arrival-pattern-aware.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
   9 static int bcast_NTSL_segment_size_in_byte = 8192;
  10
  11 #define HEADER_SIZE 1024
  12 #define MAX_NODE 1024
  13
  14 namespace simgrid{
  15 namespace smpi{
  16 /* Non-topology-specific pipelined linear-bcast function */
  17 int Coll_bcast_arrival_pattern_aware::bcast(void *buf, int count,
  18                                                 MPI_Datatype datatype, int root,
  19                                                 MPI_Comm comm)
  20 {
  21   int tag = -COLL_TAG_BCAST;
  22   MPI_Status status;
  23   MPI_Request request;
  24   MPI_Request *send_request_array;
  25   MPI_Request *recv_request_array;
  26   MPI_Status *send_status_array;
  27   MPI_Status *recv_status_array;
  28
  29   MPI_Status temp_status_array[MAX_NODE];
  30
  31   int rank, size;
  32   int i, j;
  33
  34   int sent_count;
  35   int header_index;
  36   int flag_array[MAX_NODE];
  37   int already_sent[MAX_NODE];
  38   int to_clean[MAX_NODE];
  39   int header_buf[HEADER_SIZE];
  40   char temp_buf[MAX_NODE];
  41
  42   MPI_Aint extent;
  43   extent = datatype->get_extent();
  44
  45   /* destination */
  46   int to;
  47
  48
  49
  50   rank = comm->rank();
  51   size = comm->size();
  52
  53
  54   /* segment is segment size in number of elements (not bytes) */
  55   int segment = bcast_NTSL_segment_size_in_byte / extent;
  56   segment =  segment == 0 ? 1 :segment;
  57   /* pipeline length */
  58   int pipe_length = count / segment;
  59
  60   /* use for buffer offset for sending and receiving data = segment size in byte */
  61   int increment = segment * extent;
  62
  63   /* if the input size is not divisible by segment size =>
  64      the small remainder will be done with native implementation */
  65   int remainder = count % segment;
  66
  67   /* if root is not zero send to rank zero first
  68      this can be modified to make it faster by using logical src, dst.
  69    */
  70   if (root != 0) {
  71     if (rank == root) {
  72       Request::send(buf, count, datatype, 0, tag, comm);
  73     } else if (rank == 0) {
  74       Request::recv(buf, count, datatype, root, tag, comm, &status);
  75     }
  76   }
  77
  78   /* value == 0 means root has not send data (or header) to the node yet */
  79   for (i = 0; i < MAX_NODE; i++) {
  80     already_sent[i] = 0;
  81     to_clean[i] = 0;
  82   }
  83
  84   /* when a message is smaller than a block size => no pipeline */
  85   if (count <= segment) {
  86     if (rank == 0) {
  87       sent_count = 0;
  88
  89       while (sent_count < (size - 1)) {
  90         for (i = 1; i < size; i++) {
  91           Request::iprobe(i, MPI_ANY_TAG, comm, &flag_array[i],
  92                      MPI_STATUSES_IGNORE);
  93         }
  94
  95         header_index = 0;
  96         /* recv 1-byte message */
  97         for (i = 1; i < size; i++) {
  98
  99           /* message arrive */
 100           if ((flag_array[i] == 1) && (already_sent[i] == 0)) {
 101             Request::recv(temp_buf, 1, MPI_CHAR, i, tag, comm, &status);
 102             header_buf[header_index] = i;
 103             header_index++;
 104             sent_count++;
 105
 106             /* will send in the next step */
 107             already_sent[i] = 1;
 108           }
 109         }
 110
 111         /* send header followed by data */
 112         if (header_index != 0) {
 113           header_buf[header_index] = -1;
 114           to = header_buf[0];
 115           Request::send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, to, tag, comm);
 116           Request::send(buf, count, datatype, to, tag, comm);
 117         }
 118
 119         /* randomly MPI_Send to one */
 120         else {
 121           /* search for the first node that never received data before */
 122           for (i = 1; i < size; i++) {
 123             if (already_sent[i] == 0) {
 124               header_buf[0] = i;
 125               header_buf[1] = -1;
 126               Request::send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, i, tag, comm);
 127               Request::send(buf, count, datatype, i, tag, comm);
 128               already_sent[i] = 1;
 129               sent_count++;
 130               break;
 131             }
 132           }
 133         }
 134
 135
 136       }                         /* while loop */
 137     }
 138
 139     /* non-root */
 140     else {
 141
 142       /* send 1-byte message to root */
 143       Request::send(temp_buf, 1, MPI_CHAR, 0, tag, comm);
 144
 145       /* wait for header and data, forward when required */
 146       Request::recv(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, MPI_ANY_SOURCE, tag, comm,
 147                &status);
 148       Request::recv(buf, count, datatype, MPI_ANY_SOURCE, tag, comm, &status);
 149
 150       /* search for where it is */
 151       int myordering = 0;
 152       while (rank != header_buf[myordering]) {
 153         myordering++;
 154       }
 155
 156       /* send header followed by data */
 157       if (header_buf[myordering + 1] != -1) {
 158         Request::send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, header_buf[myordering + 1],
 159                  tag, comm);
 160         Request::send(buf, count, datatype, header_buf[myordering + 1], tag, comm);
 161       }
 162     }
 163   }
 164   /* pipeline bcast */
 165   else {
 166     send_request_array =
 167         (MPI_Request *) xbt_malloc((size + pipe_length) * sizeof(MPI_Request));
 168     recv_request_array =
 169         (MPI_Request *) xbt_malloc((size + pipe_length) * sizeof(MPI_Request));
 170     send_status_array =
 171         (MPI_Status *) xbt_malloc((size + pipe_length) * sizeof(MPI_Status));
 172     recv_status_array =
 173         (MPI_Status *) xbt_malloc((size + pipe_length) * sizeof(MPI_Status));
 174
 175     if (rank == 0) {
 176       //double start2 = MPI_Wtime();
 177       sent_count = 0;
 178       //int iteration = 0;
 179       while (sent_count < (size - 1)) {
 180         //iteration++;
 181         //start = MPI_Wtime();
 182         for (i = 1; i < size; i++) {
 183           Request::iprobe(i, MPI_ANY_TAG, comm, &flag_array[i],
 184                      &temp_status_array[i]);
 185         }
 186         //total = MPI_Wtime() - start;
 187         //total *= 1000;
 188         //printf("Iprobe time = %.2f\n",total);
 189         header_index = 0;
 190
 191         MPI_Wtime();
 192         /* recv 1-byte message */
 193         for (i = 1; i < size; i++) {
 194           /* message arrive */
 195           if ((flag_array[i] == 1) && (already_sent[i] == 0)) {
 196             Request::recv(&temp_buf[i], 1, MPI_CHAR, i, tag, comm,
 197                      &status);
 198             header_buf[header_index] = i;
 199             header_index++;
 200             sent_count++;
 201
 202             /* will send in the next step */
 203             already_sent[i] = 1;
 204           }
 205         }
 206         //total = MPI_Wtime() - start;
 207         //total *= 1000;
 208         //printf("Recv 1-byte time = %.2f\n",total);
 209
 210         /*
 211            if (header_index != 0) {
 212            printf("header index = %d node = ",header_index);
 213            for (i=0;i<header_index;i++) {
 214            printf("%d ",header_buf[i]);
 215            }
 216            printf("\n");
 217            }
 218          */
 219
 220         /* send header followed by data */
 221         if (header_index != 0) {
 222           header_buf[header_index] = -1;
 223           to = header_buf[0];
 224
 225           //start = MPI_Wtime();
 226
 227           /* send header */
 228           Request::send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, to, tag, comm);
 229
 230           //total = MPI_Wtime() - start;
 231           //total *= 1000;
 232           //printf("\tSend header to %d time = %.2f\n",to,total);
 233
 234           //start = MPI_Wtime();
 235
 236           /* send data - non-pipeline case */
 237
 238           if (0 == 1) {
 239             //if (header_index == 1) {
 240             Request::send(buf, count, datatype, to, tag, comm);
 241           }
 242
 243
 244           /* send data - pipeline */
 245           else {
 246             for (i = 0; i < pipe_length; i++) {
 247               Request::send((char *)buf + (i * increment), segment, datatype, to, tag, comm);
 248             }
 249             //Request::waitall((pipe_length), send_request_array, send_status_array);
 250           }
 251           //total = MPI_Wtime() - start;
 252           //total *= 1000;
 253           //printf("\tSend data to %d time = %.2f\n",to,total);
 254
 255         }
 256
 257
 258
 259         /* randomly MPI_Send to one node */
 260         else {
 261           /* search for the first node that never received data before */
 262           for (i = 1; i < size; i++) {
 263             if (already_sent[i] == 0) {
 264               header_buf[0] = i;
 265               header_buf[1] = -1;
 266               to = i;
 267
 268               //start = MPI_Wtime();
 269               Request::send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, to, tag, comm);
 270
 271               /* still need to chop data so that we can use the same non-root code */
 272               for (j = 0; j < pipe_length; j++) {
 273                 Request::send((char *)buf + (j * increment), segment, datatype, to, tag,
 274                          comm);
 275               }
 276
 277               //Request::send(buf,count,datatype,to,tag,comm);
 278               //Request::wait(&request,MPI_STATUS_IGNORE);
 279
 280               //total = MPI_Wtime() - start;
 281               //total *= 1000;
 282               //printf("SEND TO SINGLE node %d time = %.2f\n",i,total);
 283
 284
 285               already_sent[i] = 1;
 286               to_clean[i]=1;
 287               sent_count++;
 288               break;
 289             }
 290           }
 291         }
 292
 293       }                         /* while loop */
 294
 295       for(i=0; i<size; i++)
 296         if(to_clean[i]!=0)Request::recv(&temp_buf[i], 1, MPI_CHAR, i, tag, comm,
 297                      &status);
 298       //total = MPI_Wtime() - start2;
 299       //total *= 1000;
 300       //printf("Node zero iter = %d time = %.2f\n",iteration,total);
 301     }
 302
 303     /* rank 0 */
 304     /* none root */
 305     else {
 306       /* send 1-byte message to root */
 307       Request::send(temp_buf, 1, MPI_CHAR, 0, tag, comm);
 308
 309       /* wait for header forward when required */
 310       request = Request::irecv(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, MPI_ANY_SOURCE, tag, comm);
 311       Request::wait(&request, MPI_STATUS_IGNORE);
 312
 313       /* search for where it is */
 314       int myordering = 0;
 315       while (rank != header_buf[myordering]) {
 316         myordering++;
 317       }
 318
 319       /* send header when required */
 320       if (header_buf[myordering + 1] != -1) {
 321         Request::send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, header_buf[myordering + 1],
 322                  tag, comm);
 323       }
 324
 325       /* receive data */
 326
 327       if (0 == -1) {
 328         //if (header_buf[1] == -1) {
 329         request = Request::irecv(buf, count, datatype, 0, tag, comm);
 330         Request::wait(&request, MPI_STATUS_IGNORE);
 331         //printf("\t\tnode %d ordering = %d receive data from root\n",rank,myordering);
 332       } else {
 333         for (i = 0; i < pipe_length; i++) {
 334           recv_request_array[i] = Request::irecv((char *)buf + (i * increment), segment, datatype, MPI_ANY_SOURCE,
 335                                                  tag, comm);
 336         }
 337       }
 338
 339       /* send data */
 340       if (header_buf[myordering + 1] != -1) {
 341         for (i = 0; i < pipe_length; i++) {
 342           Request::wait(&recv_request_array[i], MPI_STATUS_IGNORE);
 343           send_request_array[i] = Request::isend((char *)buf + (i * increment), segment, datatype,
 344                     header_buf[myordering + 1], tag, comm);
 345         }
 346         Request::waitall((pipe_length), send_request_array, send_status_array);
 347       }else{
 348           Request::waitall(pipe_length, recv_request_array, recv_status_array);
 349           }
 350
 351     }
 352
 353     free(send_request_array);
 354     free(recv_request_array);
 355     free(send_status_array);
 356     free(recv_status_array);
 357   }                             /* end pipeline */
 358
 359   /* when count is not divisible by block size, use default BCAST for the remainder */
 360   if ((remainder != 0) && (count > segment)) {
 361     XBT_WARN("MPI_bcast_arrival_pattern_aware use default MPI_bcast.");
 362     Colls::bcast((char *)buf + (pipe_length * increment), remainder, datatype, root, comm);
 363   }
 364
 365   return MPI_SUCCESS;
 366 }
 367
 368 }
 369 }