src/surf/surf_routing_cluster_fat_tree.cpp

   1 #include "surf_routing_cluster_fat_tree.hpp"
   2 #include "xbt/lib.h"
   3
   4 #include <boost/algorithm/string/split.hpp>
   5 #include <boost/algorithm/string/classification.hpp>
   6 #include <iostream>
   7 #include <fstream>
   8
   9
  10
  11 AsClusterFatTree::AsClusterFatTree() : levels(0) {}
  12
  13 AsClusterFatTree::~AsClusterFatTree() {
  14   for (unsigned int i = 0 ; i < this->nodes.size() ; i++) {
  15     delete this->nodes[i];
  16   }
  17 }
  18
  19 bool AsClusterFatTree::isInSubTree(FatTreeNode *root, FatTreeNode *node) {
  20   for (unsigned int i = 0 ; i < node->level ; i++) {
  21     if(root->label[i] != node->label[i]) {
  22       return false;
  23     }
  24   }
  25
  26   for (unsigned int i = root->level + 1 ; i < this->levels ; i++) {
  27     if(root->label[i] != node->label[i]) {
  28       return false;
  29     }
  30   }
  31   return true;
  32 }
  33 void AsClusterFatTree::getRouteAndLatency(RoutingEdgePtr src,
  34                                           RoutingEdgePtr dst,
  35                                           sg_platf_route_cbarg_t into,
  36                                           double *latency) {
  37   FatTreeNode *source, *destination, *currentNode;
  38   std::vector<NetworkLink*> route;
  39   source = this->nodes.find(src->getId())->second;
  40   destination = this->nodes.find(dst->getId())->second;
  41
  42   int d, k; // as in d-mod-k
  43
  44   currentNode = source;
  45
  46   // up part
  47   while (!isInSubTree(currentNode, destination)) {
  48     d = destination->position;
  49
  50     for (unsigned int i = 0 ; i < currentNode->level ; i++) {
  51       d /= this->upperLevelNodesNumber[i];
  52     }
  53      k = this->upperLevelNodesNumber[currentNode->level] *
  54       this->lowerLevelNodesNumber[currentNode->level];
  55      d = d % k;
  56      route.push_back(currentNode->parents[d]->upLink);
  57      if(latency) {
  58        *latency += currentNode->parents[d]->upLink->getLatency();
  59      }
  60      currentNode = currentNode->parents[d]->upNode;
  61   }
  62
  63   // Down part
  64   while(currentNode != destination) {
  65     for(unsigned int i = 0 ; i < currentNode->children.size() ; i++) {
  66       if(i % this->lowerLevelNodesNumber[currentNode->level] ==
  67          destination->label[currentNode->level]) {
  68         route.push_back(currentNode->children[i]->downLink);
  69         if(latency) {
  70           *latency += currentNode->children[d]->downLink->getLatency();
  71         }
  72         currentNode = currentNode->children[i]->downNode;
  73       }
  74     }
  75   }
  76
  77   for (unsigned int i = 0 ; i < route.size() ; i++) {
  78     xbt_dynar_push_as(into->link_list, void*, route[i]);
  79   }
  80
  81 }
  82
  83 /* This function makes the assumption that parse_specific_arguments() and
  84  * addNodes() have already been called
  85  */
  86 void AsClusterFatTree::create_links(sg_platf_cluster_cbarg_t cluster){
  87   if(this->levels == 0) {
  88     return;
  89   }
  90   this->generateSwitches();
  91   this->generateLabels();
  92   unsigned int k = 0;
  93   // Nodes are totally ordered, by level and then by position, in this->nodes
  94   for (unsigned int i = 0 ; i < this->levels ; i++) {
  95     for (unsigned int j = 0 ; j < this->nodesByLevel[i] ; j++) {
  96       if(i != this->levels - 1) {
  97         for(unsigned int l = 0 ; l < this->nodesByLevel[i+1] ; l++) {
  98           this->connectNodeToParents(cluster, this->nodes[k]);
  99         }
 100       }
 101       k++;
 102     }
 103   }
 104 }
 105
 106 int AsClusterFatTree::connectNodeToParents(sg_platf_cluster_cbarg_t cluster,
 107                                            FatTreeNode *node) {
 108   FatTreeNode* currentParentNode;
 109   int connectionsNumber = 0;
 110   const int level = node->level;
 111   currentParentNode = this->nodes[this->getLevelPosition(level + 1)];
 112   for (unsigned int i = 0 ; i < this->nodesByLevel[level] ; i++ ) {
 113     if(this->areRelated(currentParentNode, node)) {
 114       for (unsigned int j = 0 ; j < this->lowerLevelPortsNumber[level + 1] ; j++) {
 115       this->addLink(cluster, currentParentNode, node->label[level + 1] +
 116                     j * this->lowerLevelNodesNumber[level + 1], node,
 117                     currentParentNode->label[level + 1] +
 118                     j * this->upperLevelNodesNumber[level + 1]);
 119       }
 120       connectionsNumber++;
 121     }
 122   }
 123   return connectionsNumber;
 124 }
 125
 126
 127 bool AsClusterFatTree::areRelated(FatTreeNode *parent, FatTreeNode *child) {
 128   if (parent->level != child->level + 1) {
 129     return false;
 130   }
 131
 132   for (unsigned int i = 0 ; i < this->levels; i++) {
 133     if (parent->label[i] != child->label[i] && i != parent->level) {
 134       return false;
 135     }
 136   }
 137   return true;
 138 }
 139
 140 void AsClusterFatTree::generateSwitches() {
 141   this->nodesByLevel.resize(this->levels, 0);
 142   unsigned int nodesRequired = 0;
 143
 144   // We take care of the number of nodes by level
 145   this->nodesByLevel[0] = 1;
 146   for (unsigned int i = 0 ; i < this->levels ; i++) {
 147     this->nodesByLevel[0] *= this->lowerLevelNodesNumber[i];
 148   }
 149
 150
 151   if(this->nodesByLevel[0] < this->nodes.size()) {
 152     surf_parse_error("There is not enough nodes to fit to the described topology."
 153                      " Please check your platform description (We need %d nodes, we only got %zu)",
 154                      this->nodesByLevel[0], this->nodes.size());
 155     return;
 156   }
 157
 158   for (unsigned int i = 0 ; i < this->levels ; i++) {
 159     int nodesInThisLevel = 1;
 160
 161     for (unsigned int j = 0 ;  j <= i ; j++) {
 162       nodesInThisLevel *= this->upperLevelNodesNumber[j];
 163     }
 164
 165     for (unsigned int j = i+1 ; j < this->levels ; j++) {
 166       nodesInThisLevel *= this->lowerLevelNodesNumber[j];
 167     }
 168
 169     this->nodesByLevel[i+1] = nodesInThisLevel;
 170     nodesRequired += nodesInThisLevel;
 171   }
 172
 173
 174   // If we have to many compute nodes, we ditch them
 175   if (this->nodesByLevel[0] > this->nodes.size()) {
 176     for (unsigned int i = this->nodesByLevel[0] ; i < this->nodes.size() ; i++) {
 177       delete this->nodes[i];
 178     }
 179   }
 180
 181   // We create the switches
 182   int k = 0;
 183   for (unsigned int i = 0 ; i < this->levels ; i++) {
 184     for (unsigned int j = 0 ; j < this->nodesByLevel[i] ; j++) {
 185       FatTreeNode* newNode;
 186       newNode = new FatTreeNode(--k, i + 1, j);
 187       newNode->children.resize(this->lowerLevelNodesNumber[i] *
 188                                this->lowerLevelPortsNumber[i]);
 189       if (i != this->levels - 1) {
 190         newNode->parents.resize(this->upperLevelNodesNumber[i + 1]);
 191       }
 192       this->nodes.insert(std::make_pair(k,newNode));
 193     }
 194   }
 195 }
 196
 197 void AsClusterFatTree::generateLabels() {
 198   // TODO : check if nodesByLevel and nodes are filled
 199   for (unsigned int i = 0 ; i < this->levels ; i++) {
 200     std::vector<int> maxLabel(this->nodesByLevel[i]);
 201     std::vector<int> currentLabel(this->nodesByLevel[i], 0);
 202     unsigned int k = 0;
 203     for (unsigned int j = 0 ; j < this->nodesByLevel[i] ; j++) {
 204       maxLabel[j] = j > i ?
 205         this->lowerLevelNodesNumber[i] : this->upperLevelNodesNumber[i];
 206     }
 207
 208     for (unsigned int j = 0 ; j < this->nodesByLevel[i] ; j++) {
 209       this->nodes[k]->label.assign(currentLabel.begin(), currentLabel.end());
 210
 211       int remainder = 0;
 212
 213       do {
 214         int pos = currentLabel.size() - 1;
 215         remainder = ++currentLabel[pos] / maxLabel[pos];
 216         currentLabel[pos] = currentLabel[pos] % maxLabel[pos];
 217         --pos;
 218       }
 219       while(remainder != 0);
 220         k++;
 221     }
 222   }
 223 }
 224
 225
 226 int AsClusterFatTree::getLevelPosition(const unsigned  int level) {
 227   if (level > this->levels - 1) {
 228     // Well, that should never happen. Maybe should we throw instead.
 229     return -1;
 230   }
 231   int tempPosition = 0;
 232
 233   for (unsigned int i = 0 ; i < level ; i++) {
 234     tempPosition += this->nodesByLevel[i];
 235   }
 236  return tempPosition;
 237 }
 238
 239 void AsClusterFatTree::addComputeNodes(std::vector<int> const& id) {
 240   using std::make_pair;
 241   FatTreeNode* newNode;
 242   for (size_t  i = 0 ; i < id.size() ; i++) {
 243     newNode = new FatTreeNode(id[i], 0, i);
 244     newNode->parents.resize(this->upperLevelNodesNumber[0] * this->lowerLevelPortsNumber[i]);
 245     this->nodes.insert(make_pair(id[i],newNode));
 246   }
 247 }
 248
 249 void AsClusterFatTree::addLink(sg_platf_cluster_cbarg_t cluster,
 250                                FatTreeNode *parent, unsigned int parentPort,
 251                                FatTreeNode *child, unsigned int childPort) {
 252   FatTreeLink *newLink;
 253   newLink = new FatTreeLink(cluster, parent, child);
 254
 255   parent->children[parentPort] = newLink;
 256   child->parents[childPort] = newLink;
 257
 258   this->links.push_back(newLink);
 259
 260
 261
 262 }
 263
 264 void AsClusterFatTree::parse_specific_arguments(sg_platf_cluster_cbarg_t
 265                                                 cluster) {
 266   std::vector<string> parameters;
 267   std::vector<string> tmp;
 268   boost::split(parameters, cluster->topo_parameters, boost::is_any_of(";"));
 269
 270
 271   // TODO : we have to check for zeros and negative numbers, or it might crash
 272   if (parameters.size() != 4){
 273     surf_parse_error("Fat trees are defined by the levels number and 3 vectors"
 274                      ", see the documentation for more informations");
 275     // Well, there's no doc, yet
 276   }
 277
 278   // The first parts of topo_parameters should be the levels number
 279   this->levels = std::atoi(tmp[0].c_str()); // stoi() only in C++11...
 280
 281   // Then, a l-sized vector standing for the childs number by level
 282   boost::split(tmp, parameters[1], boost::is_any_of(","));
 283   if(tmp.size() != this->levels) {
 284     surf_parse_error("Fat trees are defined by the levels number and 3 vectors"
 285                      ", see the documentation for more informations");
 286   }
 287   for(size_t i = 0 ; i < tmp.size() ; i++){
 288     this->lowerLevelNodesNumber.push_back(std::atoi(tmp[i].c_str()));
 289   }
 290
 291   // Then, a l-sized vector standing for the parents number by level
 292   boost::split(tmp, parameters[2], boost::is_any_of(","));
 293   if(tmp.size() != this->levels) {
 294     surf_parse_error("Fat trees are defined by the levels number and 3 vectors"
 295                      ", see the documentation for more informations");
 296   }
 297   for(size_t i = 0 ; i < tmp.size() ; i++){
 298     this->upperLevelNodesNumber.push_back(std::atoi(tmp[i].c_str()));
 299   }
 300
 301   // Finally, a l-sized vector standing for the ports number with the lower level
 302   boost::split(tmp, parameters[3], boost::is_any_of(","));
 303   if(tmp.size() != this->levels) {
 304     surf_parse_error("Fat trees are defined by the levels number and 3 vectors"
 305                      ", see the documentation for more informations");
 306
 307   }
 308   for(size_t i = 0 ; i < tmp.size() ; i++){
 309     this->lowerLevelPortsNumber.push_back(std::atoi(tmp[i].c_str()));
 310   }
 311 }
 312
 313
 314 void AsClusterFatTree::generateDotFile(const string& filename) const {
 315   ofstream file;
 316   /* Maybe should we get directly a char*, as open takes strings only beginning
 317    * with C++11...
 318    */
 319   file.open(filename.c_str(), ios::out | ios::trunc);
 320
 321   if(file.is_open()) {
 322     // That could also be greatly clarified with C++11
 323     std::vector<FatTreeLink*>::const_iterator iter;
 324     file << "graph AsClusterFatTree {\n";
 325     for (iter = this->links.begin() ; iter != this->links.end() ; iter++ ) {
 326       file << (*iter)->downNode->id
 327              << " -- "
 328            << (*iter)->upNode->id
 329              << ";\n";
 330     }
 331     file << "}";
 332     file.close();
 333   }
 334   else {
 335     std::cerr << "Unable to open file " << filename << std::endl;
 336     return;
 337   }
 338 }
 339
 340 FatTreeNode::FatTreeNode(int id, int level, int position) : id(id),
 341                                                             level(level),
 342                                                             position(position){}
 343
 344 FatTreeLink::FatTreeLink(sg_platf_cluster_cbarg_t cluster, FatTreeNode *downNode,
 345                          FatTreeNode *upNode) : upNode(upNode),
 346                                                 downNode(downNode) {
 347   static int uniqueId = 0;
 348   s_sg_platf_link_cbarg_t linkTemplate;
 349   linkTemplate.bandwidth = cluster->bw;
 350   linkTemplate.latency = cluster->lat;
 351   linkTemplate.state = SURF_RESOURCE_ON;
 352   linkTemplate.policy = cluster->sharing_policy; // Maybe should we do sthg with that ?
 353
 354
 355   NetworkLink* link;
 356   linkTemplate.id = bprintf("link_from_%d_to_%d_%d_UP", downNode->id, upNode->id, uniqueId);
 357   sg_platf_new_link(&linkTemplate);
 358   link = (NetworkLink*) xbt_lib_get_or_null(link_lib, linkTemplate.id, SURF_LINK_LEVEL);
 359   this->upLink = link; // check link?
 360   linkTemplate.id = bprintf("link_from_%d_to_%d_%d_DOWN", downNode->id, upNode->id, uniqueId);
 361   sg_platf_new_link(&linkTemplate);
 362   link = (NetworkLink*) xbt_lib_get_or_null(link_lib, linkTemplate.id, SURF_LINK_LEVEL);
 363   this->downLink = link; // check link ?
 364
 365   uniqueId++;
 366
 367 }