examples/gras/pmm/pmm.c

   1 /* $Id$ */
   2 /* pmm - parallel matrix multiplication "double diffusion"                  */
   3
   4 /* Copyright (c) 2006 Ahmed Harbaoui.                                       */
   5 /* Copyright (c) 2006 Martin Quinson.                                       */
   6 /* All rights reserved.                                                     */
   7
   8 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   9  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
  10
  11 #include "gras.h"
  12 #include "xbt/matrix.h"
  13 #include "amok/peermanagement.h"
  14
  15 #define PROC_MATRIX_SIZE 3
  16 #define NEIGHBOR_COUNT PROC_MATRIX_SIZE - 1
  17 #define SLAVE_COUNT (PROC_MATRIX_SIZE*PROC_MATRIX_SIZE)
  18
  19 #define DATA_MATRIX_SIZE 9
  20 const int submatrix_size = DATA_MATRIX_SIZE/PROC_MATRIX_SIZE;
  21
  22 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_CATEGORY(pmm,"Parallel Matrix Multiplication");
  23
  24 /* struct for recovering results */
  25 GRAS_DEFINE_TYPE(s_result,struct s_result {
  26   int linepos;
  27   int rowpos;
  28   xbt_matrix_t C GRAS_ANNOTE(subtype,double);
  29 });
  30 typedef struct s_result result_t;
  31
  32 /* struct to send initial data to slave */
  33 GRAS_DEFINE_TYPE(s_pmm_assignment,struct s_pmm_assignment {
  34   int linepos;
  35   int rowpos;
  36   xbt_peer_t line[NEIGHBOR_COUNT];
  37   xbt_peer_t row[NEIGHBOR_COUNT];
  38   xbt_matrix_t A GRAS_ANNOTE(subtype,double);
  39   xbt_matrix_t B GRAS_ANNOTE(subtype,double);
  40 });
  41 typedef struct s_pmm_assignment s_pmm_assignment_t;
  42
  43 /* register messages which may be sent (common to client and server) */
  44 static void register_messages(void) {
  45   gras_datadesc_type_t result_type;
  46   gras_datadesc_type_t pmm_assignment_type;
  47
  48   gras_datadesc_set_const("NEIGHBOR_COUNT",NEIGHBOR_COUNT);
  49   result_type=gras_datadesc_by_symbol(s_result);
  50   pmm_assignment_type=gras_datadesc_by_symbol(s_pmm_assignment);
  51
  52   /* receive a final result from slave */
  53   gras_msgtype_declare("result", result_type);
  54
  55   /* send from master to slave to assign a position and some data */
  56   gras_msgtype_declare("pmm_slave", pmm_assignment_type);
  57
  58   /* send data between slaves */
  59   gras_msgtype_declare("dataA", gras_datadesc_matrix(gras_datadesc_by_name("double"),NULL));
  60   gras_msgtype_declare("dataB", gras_datadesc_matrix(gras_datadesc_by_name("double"),NULL));
  61 }
  62
  63 /* Function prototypes */
  64 int slave (int argc,char *argv[]);
  65 int master (int argc,char *argv[]);
  66
  67
  68 /* **********************************************************************
  69  * master code
  70  * **********************************************************************/
  71
  72 /* Global private data */
  73 typedef struct {
  74   int nbr_row,nbr_line;
  75   int remaining_step;
  76   int remaining_ack;
  77 } master_data_t;
  78
  79
  80 int master (int argc,char *argv[]) {
  81
  82   int i;
  83
  84   xbt_matrix_t A,B,C;
  85   result_t result;
  86
  87   gras_socket_t from;
  88
  89   xbt_dynar_t peers; /* group of slaves */
  90   xbt_peer_t grid[SLAVE_COUNT]; /* The slaves as an array */
  91   gras_socket_t socket[SLAVE_COUNT]; /* sockets for brodcast to slaves */
  92
  93   /* Init the GRAS's infrastructure */
  94   gras_init(&argc, argv);
  95   amok_pm_init();
  96   register_messages();
  97
  98   /* Initialize data matrices */
  99   A = xbt_matrix_double_new_id(DATA_MATRIX_SIZE,DATA_MATRIX_SIZE);
 100   B = xbt_matrix_double_new_seq(DATA_MATRIX_SIZE,DATA_MATRIX_SIZE);
 101   C = xbt_matrix_double_new_zeros(DATA_MATRIX_SIZE,DATA_MATRIX_SIZE);
 102
 103   /* Create the connexions */
 104   xbt_assert0(argc>1, "Usage: master <port>");
 105   gras_socket_server(atoi(argv[1]));
 106   peers=amok_pm_group_new("pmm");
 107   INFO0("Wait for peers for 10 sec");
 108   gras_msg_handleall(10); /* friends, we're ready. Come and play */
 109   INFO1("Got %ld pals",xbt_dynar_length(peers));
 110
 111   for (i=0;
 112        i<xbt_dynar_length(peers) && i<SLAVE_COUNT;
 113        i++) {
 114
 115     xbt_dynar_get_cpy(peers,i,&grid[i]);
 116     socket[i]=gras_socket_client(grid[i]->name,grid[i]->port);
 117     INFO2("Connected to %s:%d.",grid[i]->name,grid[i]->port);
 118   }
 119   xbt_assert2(i==SLAVE_COUNT,
 120               "Not enough slaves for this setting (got %d of %d). Change the deployment file",
 121               i,SLAVE_COUNT);
 122
 123   /* Kill surnumerous slaves */
 124   for (i=SLAVE_COUNT; i<xbt_dynar_length(peers); ) {
 125     xbt_peer_t h;
 126
 127     xbt_dynar_get_cpy(peers,i,&h);
 128     amok_pm_kill_hp(h->name,h->port);
 129     free(h);
 130   }
 131
 132
 133   /* Assign job to slaves */
 134   int row=0, line=0;
 135   INFO0("XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX begin Multiplication");
 136   for(i=0 ; i<SLAVE_COUNT; i++){
 137     s_pmm_assignment_t assignment;
 138     int j,k;
 139
 140     assignment.linepos=line; // assigned line
 141     assignment.rowpos=row;   // assigned row
 142
 143     /* Neiborhood */
 144     for (j=0,k=0; j<PROC_MATRIX_SIZE; j++) {
 145       if (i != j*PROC_MATRIX_SIZE+(row)) {
 146          assignment.row[k] = grid[ j*PROC_MATRIX_SIZE+(row) ] ;
 147          k++;
 148       }
 149     }
 150     for (j=0,k=0; j<PROC_MATRIX_SIZE; j++) {
 151       if (i != (line)*PROC_MATRIX_SIZE+j) {
 152          assignment.line[k] =  grid[ (line)*PROC_MATRIX_SIZE+j ] ;
 153          k++;
 154       }
 155     }
 156
 157     assignment.A=xbt_matrix_new_sub(A,
 158                                     submatrix_size,submatrix_size,
 159                                     submatrix_size*line,submatrix_size*row,
 160                                     NULL);
 161     assignment.B=xbt_matrix_new_sub(B,
 162                                     submatrix_size,submatrix_size,
 163                                     submatrix_size*line,submatrix_size*row,
 164                                     NULL);
 165     row++;
 166     if (row >= PROC_MATRIX_SIZE) {
 167       row=0;
 168       line++;
 169     }
 170
 171     gras_msg_send(socket[i],gras_msgtype_by_name("pmm_slave"),&assignment);
 172     xbt_matrix_free(assignment.A);
 173     xbt_matrix_free(assignment.B);
 174   }
 175
 176   /* (have a rest while the slave perform the multiplication) */
 177
 178   /* Retrieve the results */
 179   for( i=0;i< SLAVE_COUNT;i++){
 180     gras_msg_wait(6000,gras_msgtype_by_name("result"),&from,&result);
 181     VERB2("%d slaves are done already. Waiting for %d",i+1, SLAVE_COUNT);
 182     xbt_matrix_copy_values(C,result.C,   submatrix_size,submatrix_size,
 183                            submatrix_size*result.linepos,
 184                            submatrix_size*result.rowpos,
 185                            0,0,NULL);
 186     xbt_matrix_free(result.C);
 187   }
 188   /*    end of gather   */
 189
 190   if (DATA_MATRIX_SIZE < 30) {
 191      INFO0 ("The Result of Multiplication is :");
 192      xbt_matrix_dump(C,"C:res",0,xbt_matrix_dump_display_double);
 193   } else {
 194      INFO1("Matrix size too big (%d>30) to be displayed here",DATA_MATRIX_SIZE);
 195   }
 196
 197   amok_pm_group_shutdown ("pmm");   /* Ok, we're out of here */
 198
 199   for(i=0; i<SLAVE_COUNT; i++) {
 200      gras_socket_close(socket[i]);
 201   }
 202
 203   xbt_matrix_free(A);
 204   xbt_matrix_free(B);
 205   xbt_matrix_free(C);
 206   gras_exit();
 207   return 0;
 208 } /* end_of_master */
 209
 210 /* **********************************************************************
 211  * slave code
 212  * **********************************************************************/
 213
 214 static int pmm_worker_cb(gras_msg_cb_ctx_t ctx, void *payload) {
 215   /* Recover my initialized Data and My Position*/
 216   s_pmm_assignment_t assignment = *(s_pmm_assignment_t*)payload;
 217   gras_socket_t master = gras_msg_cb_ctx_from(ctx);
 218
 219   xbt_ex_t e;
 220
 221   int step,l;
 222   xbt_matrix_t bA=xbt_matrix_new(submatrix_size,submatrix_size,
 223                                  sizeof(double),NULL);
 224   xbt_matrix_t bB=xbt_matrix_new(submatrix_size,submatrix_size,
 225                                  sizeof(double),NULL);
 226
 227   int myline,myrow;
 228   xbt_matrix_t mydataA,mydataB;
 229   xbt_matrix_t bC=xbt_matrix_double_new_zeros(submatrix_size,submatrix_size);
 230
 231   result_t result;
 232
 233   gras_socket_t from;  /* to exchange data with my neighbor */
 234
 235   /* sockets for brodcast to other slave */
 236   gras_socket_t socket_line[PROC_MATRIX_SIZE-1];
 237   gras_socket_t socket_row[PROC_MATRIX_SIZE-1];
 238   memset(socket_line,0,sizeof(socket_line));
 239   memset(socket_row,0,sizeof(socket_row));
 240
 241   int i;
 242
 243   gras_os_sleep(1); /* wait for my pals */
 244
 245   myline  = assignment.linepos;
 246   myrow   = assignment.rowpos;
 247   mydataA = assignment.A;
 248   mydataB = assignment.B;
 249
 250   INFO2("Receive my pos (%d,%d) and assignment",myline,myrow);
 251
 252   /* Get my neighborhood from the assignment message (skipping myself) */
 253   for (i=0 ; i<PROC_MATRIX_SIZE-1 ; i++){
 254     socket_line[i]=gras_socket_client(assignment.line[i]->name,
 255                                       assignment.line[i]->port);
 256     xbt_peer_free(assignment.line[i]);
 257   }
 258   for (i=0 ; i<PROC_MATRIX_SIZE-1 ; i++){
 259     socket_row[i]=gras_socket_client(assignment.row[i]->name,
 260                                      assignment.row[i]->port);
 261     xbt_peer_free(assignment.row[i]);
 262   }
 263
 264   for (step=0; step<PROC_MATRIX_SIZE;step++) {
 265
 266     /* a line brodcast */
 267     if(myline==step){
 268        INFO3("LINE: step(%d) = Myline(%d). Broadcast my data (myport=%d).",
 269              step,myline,gras_os_myport());
 270        for (l=0;l < PROC_MATRIX_SIZE-1 ;l++) {
 271           INFO2("LINE:   Send to %s:%d",
 272                 gras_socket_peer_name(socket_row[l]),
 273                 gras_socket_peer_port(socket_row[l]));
 274          gras_msg_send(socket_row[l],
 275                        gras_msgtype_by_name("dataB"),
 276                        &mydataB);
 277        }
 278
 279
 280        xbt_matrix_free(bB);
 281        bB = xbt_matrix_new_sub(mydataB,
 282                                submatrix_size,submatrix_size,
 283                                0,0,NULL);
 284     } else {
 285       TRY {
 286         xbt_matrix_free(bB);
 287         gras_msg_wait(600,gras_msgtype_by_name("dataB"),&from,&bB);
 288       } CATCH(e) {
 289         RETHROW0("Can't get a data message from line : %s");
 290       }
 291       INFO4("LINE: step(%d) <> Myline(%d). Receive data from %s:%d",step,myline,
 292             gras_socket_peer_name(from), gras_socket_peer_port(from));
 293     }
 294
 295     /* a row brodcast */
 296     if (myrow==step) {
 297        INFO2("ROW: step(%d)=myrow(%d). Broadcast my data",step,myrow);
 298        for (l=1;l < PROC_MATRIX_SIZE ; l++) {
 299           INFO2("ROW:   Send to %s:%d",
 300                 gras_socket_peer_name(socket_line[l-1]),
 301                 gras_socket_peer_port(socket_line[l-1]));
 302           gras_msg_send(socket_line[l-1],gras_msgtype_by_name("dataA"), &mydataA);
 303        }
 304        xbt_matrix_free(bA);
 305        bA = xbt_matrix_new_sub(mydataA,
 306                                submatrix_size,submatrix_size,
 307                                0,0,NULL);
 308     } else {
 309       TRY {
 310         xbt_matrix_free(bA);
 311         gras_msg_wait(1200,gras_msgtype_by_name("dataA"), &from,&bA);
 312       } CATCH(e) {
 313         RETHROW0("Can't get a data message from row : %s");
 314       }
 315       INFO3("ROW: step(%d)<>myrow(%d). Receive data from %s",step,myrow,
 316             gras_socket_peer_name(from));
 317     }
 318     xbt_matrix_double_addmult(bA,bB,bC);
 319
 320   };
 321
 322   /* send Result to master */
 323   result.C=bC;
 324   result.linepos=myline;
 325   result.rowpos=myrow;
 326
 327   TRY {
 328     gras_msg_send(master, gras_msgtype_by_name("result"),&result);
 329   } CATCH(e) {
 330     RETHROW0("Failed to send answer to server: %s");
 331   }
 332   INFO2(">>>>>>>> Result sent to %s:%d <<<<<<<<",
 333         gras_socket_peer_name(master),gras_socket_peer_port(master));
 334   /*  Free the allocated resources, and shut GRAS down */
 335
 336   xbt_matrix_free(bA);
 337   xbt_matrix_free(bB);
 338   xbt_matrix_free(bC);
 339
 340   xbt_matrix_free(mydataA);
 341   xbt_matrix_free(mydataB);
 342   gras_socket_close(master);
 343   gras_socket_close(from);
 344   /* FIXME: some are said to be unknown
 345   for (l=0; l < PROC_MATRIX_SIZE-1; l++) {
 346      if (socket_line[l])
 347        gras_socket_close(socket_line[l]);
 348      if (socket_row[l])
 349        gras_socket_close(socket_row[l]);
 350   }*/
 351
 352   return 1;
 353 }
 354
 355 int slave(int argc,char *argv[]) {
 356   gras_socket_t mysock;
 357   gras_socket_t master;
 358
 359   /* Init the GRAS's infrastructure */
 360   gras_init(&argc, argv);
 361   amok_pm_init();
 362
 363   /*  Register the known messages and my callback */
 364   register_messages();
 365   gras_cb_register(gras_msgtype_by_name("pmm_slave"),pmm_worker_cb);
 366
 367   /* Create the connexions */
 368   mysock = gras_socket_server_range(3000,9999,0,0);
 369   INFO1("Sensor starting (on port %d)",gras_os_myport());
 370   gras_os_sleep(2); /* let the master get ready */
 371   master = gras_socket_client_from_string(argv[1]);
 372
 373   /* Join and run the group */
 374   amok_pm_group_join(master,"pmm");
 375   amok_pm_mainloop(600);
 376
 377   /* housekeeping */
 378   gras_socket_close(mysock);
 379   //  gras_socket_close(master); Unknown
 380   gras_exit();
 381   return 0;
 382 } /* end_of_slave */