src/smpi/colls/alltoall/alltoall-2dmesh.cpp

   1 /* Copyright (c) 2013-2023. 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 #include <cmath>
   9
  10 /*****************************************************************************
  11
  12  * Function: alltoall_2dmesh_shoot
  13
  14  * Return: int
  15
  16  * Inputs:
  17     send_buff: send input buffer
  18     send_count: number of elements to send
  19     send_type: data type of elements being sent
  20     recv_buff: receive output buffer
  21     recv_count: number of elements to received
  22     recv_type: data type of elements being received
  23     comm: communicator
  24
  25  * Descrp: Function realizes the alltoall operation using the 2dmesh
  26            algorithm. It actually performs allgather operation in x dimension
  27            then in the y dimension. Each node then extracts the needed data.
  28            The communication in each dimension follows "simple."
  29
  30  * Author: Ahmad Faraj
  31
  32 ****************************************************************************/
  33 static int alltoall_check_is_2dmesh(int num, int *i, int *j)
  34 {
  35   int x, max = num / 2;
  36   x = sqrt(double(num));
  37
  38   while (x <= max) {
  39     if ((num % x) == 0) {
  40       *i = x;
  41       *j = num / x;
  42
  43       if (*i > *j) {
  44         x = *i;
  45         *i = *j;
  46         *j = x;
  47       }
  48
  49       return 1;
  50     }
  51     x++;
  52   }
  53   return 0;
  54 }
  55 namespace simgrid::smpi {
  56
  57 int alltoall__2dmesh(const void *send_buff, int send_count,
  58                      MPI_Datatype send_type,
  59                      void *recv_buff, int recv_count,
  60                      MPI_Datatype recv_type, MPI_Comm comm)
  61 {
  62   MPI_Status s;
  63   MPI_Aint extent;
  64
  65   int i, j, src, dst, rank, num_procs, count, num_reqs;
  66   int X, Y, send_offset, recv_offset;
  67   int my_row_base, my_col_base, src_row_base, block_size;
  68   int tag = COLL_TAG_ALLTOALL;
  69
  70   rank = comm->rank();
  71   num_procs = comm->size();
  72   extent = send_type->get_extent();
  73
  74   if (not alltoall_check_is_2dmesh(num_procs, &X, &Y))
  75     return MPI_ERR_OTHER;
  76
  77   my_row_base = (rank / Y) * Y;
  78   my_col_base = rank % Y;
  79
  80   block_size = extent * send_count;
  81
  82   unsigned char* tmp_buff1 = smpi_get_tmp_sendbuffer(block_size * num_procs * Y);
  83   unsigned char* tmp_buff2 = smpi_get_tmp_recvbuffer(block_size * Y);
  84
  85   num_reqs = X;
  86   if (Y > X)
  87     num_reqs = Y;
  88
  89   auto* statuses       = new MPI_Status[num_reqs];
  90   auto* reqs           = new MPI_Request[num_reqs];
  91   MPI_Request* req_ptr = reqs;
  92
  93   count = send_count * num_procs;
  94
  95   for (i = 0; i < Y; i++) {
  96     src = i + my_row_base;
  97     if (src == rank)
  98       continue;
  99
 100     recv_offset = (src % Y) * block_size * num_procs;
 101     *(req_ptr++) = Request::irecv(tmp_buff1 + recv_offset, count, recv_type, src, tag, comm);
 102   }
 103
 104   for (i = 0; i < Y; i++) {
 105     dst = i + my_row_base;
 106     if (dst == rank)
 107       continue;
 108     Request::send(send_buff, count, send_type, dst, tag, comm);
 109   }
 110
 111   Request::waitall(Y - 1, reqs, statuses);
 112   req_ptr = reqs;
 113
 114   for (i = 0; i < Y; i++) {
 115     send_offset = (rank * block_size) + (i * block_size * num_procs);
 116     recv_offset = (my_row_base * block_size) + (i * block_size);
 117
 118     if (i + my_row_base == rank)
 119       Request::sendrecv((char *) send_buff + recv_offset, send_count, send_type,
 120                    rank, tag,
 121                    (char *) recv_buff + recv_offset, recv_count, recv_type,
 122                    rank, tag, comm, &s);
 123
 124     else
 125       Request::sendrecv(tmp_buff1 + send_offset, send_count, send_type,
 126                    rank, tag,
 127                    (char *) recv_buff + recv_offset, recv_count, recv_type,
 128                    rank, tag, comm, &s);
 129   }
 130
 131
 132   for (i = 0; i < X; i++) {
 133     src = (i * Y + my_col_base);
 134     if (src == rank)
 135       continue;
 136     src_row_base = (src / Y) * Y;
 137
 138     *(req_ptr++) = Request::irecv((char *) recv_buff + src_row_base * block_size, recv_count * Y,
 139               recv_type, src, tag, comm);
 140   }
 141
 142   for (i = 0; i < X; i++) {
 143     dst = (i * Y + my_col_base);
 144     if (dst == rank)
 145       continue;
 146
 147     recv_offset = 0;
 148     for (j = 0; j < Y; j++) {
 149       send_offset = (dst + j * num_procs) * block_size;
 150
 151       if (j + my_row_base == rank)
 152         Request::sendrecv((char *) send_buff + dst * block_size, send_count,
 153                      send_type, rank, tag, tmp_buff2 + recv_offset, recv_count,
 154                      recv_type, rank, tag, comm, &s);
 155       else
 156         Request::sendrecv(tmp_buff1 + send_offset, send_count, send_type,
 157                      rank, tag,
 158                      tmp_buff2 + recv_offset, recv_count, recv_type,
 159                      rank, tag, comm, &s);
 160
 161       recv_offset += block_size;
 162     }
 163
 164     Request::send(tmp_buff2, send_count * Y, send_type, dst, tag, comm);
 165   }
 166   Request::waitall(X - 1, reqs, statuses);
 167   delete[] reqs;
 168   delete[] statuses;
 169   smpi_free_tmp_buffer(tmp_buff1);
 170   smpi_free_tmp_buffer(tmp_buff2);
 171   return MPI_SUCCESS;
 172 }
 173 } // namespace simgrid::smpi