src/smpi/include/smpi_file.hpp

   1 /* Copyright (c) 2010-2022. 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 #ifndef SMPI_FILE_HPP_INCLUDED
   8 #define SMPI_FILE_HPP_INCLUDED
   9 #include "simgrid/plugins/file_system.h"
  10 #include "smpi_comm.hpp"
  11 #include "smpi_coll.hpp"
  12 #include "smpi_datatype.hpp"
  13 #include "smpi_errhandler.hpp"
  14 #include "smpi_info.hpp"
  15 #include  <algorithm>
  16
  17 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(smpi_pmpi);
  18
  19 namespace simgrid{
  20 namespace smpi{
  21 class File : public F2C{
  22   MPI_Comm comm_;
  23   int flags_;
  24   simgrid::s4u::File* file_;
  25   MPI_Info info_;
  26   MPI_Offset* shared_file_pointer_;
  27   s4u::MutexPtr shared_mutex_;
  28   MPI_Win win_;
  29   char* list_;
  30   MPI_Errhandler errhandler_;
  31   MPI_Datatype etype_;
  32   MPI_Datatype filetype_;
  33   std::string datarep_;
  34
  35   public:
  36   File(MPI_Comm comm, const char *filename, int amode, MPI_Info info);
  37   File(const File&) = delete;
  38   File& operator=(const File&) = delete;
  39   ~File() override;
  40   int size() const;
  41   int get_position(MPI_Offset* offset) const;
  42   int get_position_shared(MPI_Offset* offset) const;
  43   int flags() const;
  44   MPI_Comm comm() const;
  45   std::string name() const override {return file_ ? std::string("MPI_File: ")+ std::string(file_->get_path()): std::string("MPI_File");}
  46
  47   int sync();
  48   int seek(MPI_Offset offset, int whence);
  49   int seek_shared(MPI_Offset offset, int whence);
  50   int set_view(MPI_Offset disp, MPI_Datatype etype, MPI_Datatype filetype, const char* datarep, const Info* info);
  51   int get_view(MPI_Offset* disp, MPI_Datatype* etype, MPI_Datatype* filetype, char* datarep) const;
  52   MPI_Info info();
  53   void set_info( MPI_Info info);
  54   void set_size(int size);
  55   static int read(MPI_File fh, void* buf, int count, const Datatype* datatype, MPI_Status* status);
  56   static int read_shared(MPI_File fh, void* buf, int count, const Datatype* datatype, MPI_Status* status);
  57   static int read_ordered(MPI_File fh, void* buf, int count, const Datatype* datatype, MPI_Status* status);
  58   static int write(MPI_File fh, void* buf, int count, const Datatype* datatype, MPI_Status* status);
  59   static int write_shared(MPI_File fh, const void* buf, int count, const Datatype* datatype, MPI_Status* status);
  60   static int write_ordered(MPI_File fh, const void* buf, int count, const Datatype* datatype, MPI_Status* status);
  61   template <int (*T)(MPI_File, void*, int, const Datatype*, MPI_Status*)>
  62   int op_all(void* buf, int count, const Datatype* datatype, MPI_Status* status);
  63   static int close(MPI_File *fh);
  64   static int del(const char* filename, const Info* info);
  65   MPI_Errhandler errhandler();
  66   void set_errhandler( MPI_Errhandler errhandler);
  67   static File* f2c(int id);
  68 };
  69
  70 /* Read_all, Write_all : loosely based on */
  71 /* @article{Thakur:1996:ETM:245875.245879,*/
  72 /* author = {Thakur, Rajeev and Choudhary, Alok},*/
  73 /* title = {An Extended Two-phase Method for Accessing Sections of Out-of-core Arrays},*/
  74 /* journal = {Sci. Program.},*/
  75 /* issue_date = {Winter 1996},*/
  76 /* pages = {301--317},*/
  77 /* }*/
  78 template <int (*T)(MPI_File, void*, int, const Datatype*, MPI_Status*)>
  79 int File::op_all(void* buf, int count, const Datatype* datatype, MPI_Status* status)
  80 {
  81   // get min and max offsets from everyone.
  82   int size              = comm_->size();
  83   int rank              = comm_->rank();
  84   MPI_Offset min_offset = file_->tell();
  85   MPI_Offset max_offset =
  86       min_offset +
  87       count * datatype->get_extent(); // cheating, as we don't care about exact data location, we can skip extent
  88   std::vector<MPI_Offset> min_offsets(size);
  89   std::vector<MPI_Offset> max_offsets(size);
  90   simgrid::smpi::colls::allgather(&min_offset, 1, MPI_OFFSET, min_offsets.data(), 1, MPI_OFFSET, comm_);
  91   simgrid::smpi::colls::allgather(&max_offset, 1, MPI_OFFSET, max_offsets.data(), 1, MPI_OFFSET, comm_);
  92   MPI_Offset min = min_offset;
  93   MPI_Offset max = max_offset;
  94   MPI_Offset tot = 0;
  95   int empty      = 1;
  96   for (int i = 0; i < size; i++) {
  97     if (min_offsets[i] != max_offsets[i])
  98       empty = 0;
  99     tot += (max_offsets[i] - min_offsets[i]);
 100     if (min_offsets[i] < min)
 101       min = min_offsets[i];
 102     if (max_offsets[i] > max)
 103       max = max_offsets[i];
 104   }
 105
 106   XBT_CDEBUG(smpi_pmpi, "my offsets to read : %lld:%lld, global min and max %lld:%lld", min_offset, max_offset, min,
 107              max);
 108   if (empty == 1) {
 109     if (status != MPI_STATUS_IGNORE)
 110       status->count = 0;
 111     return MPI_SUCCESS;
 112   }
 113   MPI_Offset total = max - min;
 114   if (total == tot && (datatype->flags() & DT_FLAG_CONTIGUOUS)) {
 115     // contiguous. Just have each proc perform its read
 116     if (status != MPI_STATUS_IGNORE)
 117       status->count = count * datatype->size();
 118     return T(this, buf, count, datatype, status);
 119   }
 120
 121   // Interleaved case : How much do I need to read, and whom to send it ?
 122   MPI_Offset my_chunk_start = (max - min + 1) / size * rank;
 123   MPI_Offset my_chunk_end   = ((max - min + 1) / size * (rank + 1));
 124   XBT_CDEBUG(smpi_pmpi, "my chunks to read : %lld:%lld", my_chunk_start, my_chunk_end);
 125   std::vector<int> send_sizes(size);
 126   std::vector<int> recv_sizes(size);
 127   std::vector<int> send_disps(size);
 128   std::vector<int> recv_disps(size);
 129   int total_sent  = 0;
 130   for (int i = 0; i < size; i++) {
 131     send_sizes[i] = 0;
 132     send_disps[i] = 0; // cheat to avoid issues when send>recv as we use recv buffer
 133     if ((my_chunk_start >= min_offsets[i] && my_chunk_start < max_offsets[i]) ||
 134         ((my_chunk_end <= max_offsets[i]) && my_chunk_end > min_offsets[i])) {
 135       send_sizes[i] = (std::min(max_offsets[i] - 1, my_chunk_end - 1) - std::max(min_offsets[i], my_chunk_start));
 136       // store min and max offset to actually read
 137       min_offset = std::min(min_offset, min_offsets[i]);
 138       total_sent += send_sizes[i];
 139       XBT_CDEBUG(smpi_pmpi, "will have to send %d bytes to %d", send_sizes[i], i);
 140     }
 141   }
 142   min_offset = std::max(min_offset, my_chunk_start);
 143
 144   // merge the ranges of every process
 145   std::vector<std::pair<MPI_Offset, MPI_Offset>> ranges;
 146   for (int i = 0; i < size; ++i)
 147     ranges.emplace_back(min_offsets[i], max_offsets[i]);
 148   std::sort(ranges.begin(), ranges.end());
 149   std::vector<std::pair<MPI_Offset, MPI_Offset>> chunks;
 150   chunks.push_back(ranges[0]);
 151
 152   unsigned int nchunks = 0;
 153   for (unsigned i = 1; i < ranges.size(); i++) {
 154     if (ranges[i].second > chunks[nchunks].second) {
 155       // else range included - ignore
 156       if (ranges[i].first > chunks[nchunks].second) {
 157         // new disjoint range
 158         chunks.push_back(ranges[i]);
 159         nchunks++;
 160       } else {
 161         // merge ranges
 162         chunks[nchunks].second = ranges[i].second;
 163       }
 164     }
 165   }
 166   // what do I need to read ?
 167   MPI_Offset totreads = 0;
 168   for (auto const& chunk : chunks) {
 169     if (chunk.second < my_chunk_start)
 170       continue;
 171     else if (chunk.first > my_chunk_end)
 172       continue;
 173     else
 174       totreads += (std::min(chunk.second, my_chunk_end - 1) - std::max(chunk.first, my_chunk_start));
 175   }
 176   XBT_CDEBUG(smpi_pmpi, "will have to access %lld from my chunk", totreads);
 177
 178   unsigned char* sendbuf = smpi_get_tmp_sendbuffer(total_sent);
 179
 180   if (totreads > 0) {
 181     seek(min_offset, MPI_SEEK_SET);
 182     T(this, sendbuf, totreads / datatype->size(), datatype, status);
 183   }
 184   simgrid::smpi::colls::alltoall(send_sizes.data(), 1, MPI_INT, recv_sizes.data(), 1, MPI_INT, comm_);
 185   int total_recv = 0;
 186   for (int i = 0; i < size; i++) {
 187     recv_disps[i] = total_recv;
 188     total_recv += recv_sizes[i];
 189   }
 190   // Set buf value to avoid copying dumb data
 191   simgrid::smpi::colls::alltoallv(sendbuf, send_sizes.data(), send_disps.data(), MPI_BYTE, buf, recv_sizes.data(),
 192                                   recv_disps.data(), MPI_BYTE, comm_);
 193   if (status != MPI_STATUS_IGNORE)
 194     status->count = count * datatype->size();
 195   smpi_free_tmp_buffer(sendbuf);
 196   return MPI_SUCCESS;
 197 }
 198 }
 199 }
 200
 201 #endif