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