teshsuite/smpi/mpich3-test/rma/linked_list_bench_lock_shr.c

   1 /* -*- Mode: C; c-basic-offset:4 ; indent-tabs-mode:nil ; -*- */
   2 /*
   3  *  (C) 2003 by Argonne National Laboratory.
   4  *      See COPYRIGHT in top-level directory.
   5  */
   6
   7 /*            MPI-3 distributed linked list construction example
   8  *            --------------------------------------------------
   9  *
  10  * Construct a distributed shared linked list using proposed MPI-3 dynamic
  11  * windows.  Initially process 0 creates the head of the list, attaches it to
  12  * the window, and broadcasts the pointer to all processes.  Each process p then
  13  * appends N new elements to the list when the tail reaches process p-1.
  14  */
  15
  16 #include <stdio.h>
  17 #include <stdlib.h>
  18 #include <mpi.h>
  19 #include <assert.h>
  20 #include "mpitest.h"
  21
  22 #if HAVE_UNISTD_H
  23 #include <unistd.h>
  24 #endif
  25
  26 #define NUM_ELEMS 1000
  27 #define MAX_NPROBE nproc
  28 #define MIN_NPROBE 1
  29 #define ELEM_PER_ROW 16
  30
  31 #define MIN(X,Y) ((X < Y) ? (X) : (Y))
  32 #define MAX(X,Y) ((X > Y) ? (X) : (Y))
  33
  34 /* Linked list pointer */
  35 typedef struct {
  36     int rank;
  37     MPI_Aint disp;
  38 } llist_ptr_t;
  39
  40 /* Linked list element */
  41 typedef struct {
  42     int value;
  43     llist_ptr_t next;
  44 } llist_elem_t;
  45
  46 static const llist_ptr_t nil = { -1, (MPI_Aint) MPI_BOTTOM };
  47
  48 static const int verbose = 0;
  49 static const int print_perf = 0;
  50
  51 /* List of locally allocated list elements. */
  52 static llist_elem_t **my_elems = NULL;
  53 static int my_elems_size = 0;
  54 static int my_elems_count = 0;
  55
  56 /* Allocate a new shared linked list element */
  57 MPI_Aint alloc_elem(int value, MPI_Win win)
  58 {
  59     MPI_Aint disp;
  60     llist_elem_t *elem_ptr;
  61
  62     /* Allocate the new element and register it with the window */
  63     MPI_Alloc_mem(sizeof(llist_elem_t), MPI_INFO_NULL, &elem_ptr);
  64     elem_ptr->value = value;
  65     elem_ptr->next = nil;
  66     MPI_Win_attach(win, elem_ptr, sizeof(llist_elem_t));
  67
  68     /* Add the element to the list of local elements so we can free it later. */
  69     if (my_elems_size == my_elems_count) {
  70         my_elems_size += 100;
  71         my_elems = realloc(my_elems, my_elems_size * sizeof(void *));
  72     }
  73     my_elems[my_elems_count] = elem_ptr;
  74     my_elems_count++;
  75
  76     MPI_Get_address(elem_ptr, &disp);
  77     return disp;
  78 }
  79
  80 int main(int argc, char **argv)
  81 {
  82     int procid, nproc, i, j, my_nelem;
  83     int pollint = 0;
  84     double time;
  85     MPI_Win llist_win;
  86     llist_ptr_t head_ptr, tail_ptr;
  87
  88     MPI_Init(&argc, &argv);
  89
  90     MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &procid);
  91     MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &nproc);
  92
  93     MPI_Win_create_dynamic(MPI_INFO_NULL, MPI_COMM_WORLD, &llist_win);
  94
  95     /* Process 0 creates the head node */
  96     if (procid == 0)
  97         head_ptr.disp = alloc_elem(procid, llist_win);
  98
  99     /* Broadcast the head pointer to everyone */
 100     head_ptr.rank = 0;
 101     MPI_Bcast(&head_ptr.disp, 1, MPI_AINT, 0, MPI_COMM_WORLD);
 102     tail_ptr = head_ptr;
 103
 104     /* All processes append NUM_ELEMS elements to the list; rank 0 has already
 105      * appended an element. */
 106     if (procid == 0)
 107         i = 1;
 108     else
 109         i = 0;
 110
 111     my_nelem = NUM_ELEMS / nproc;
 112     if (procid < NUM_ELEMS % nproc)
 113         my_nelem++;
 114
 115     MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);
 116     time = MPI_Wtime();
 117
 118     for (; i < my_nelem; i++) {
 119         llist_ptr_t new_elem_ptr;
 120         int success = 0;
 121
 122         MTEST_VG_MEM_INIT(&new_elem_ptr, sizeof(llist_ptr_t));
 123
 124         /* Create a new list element and register it with the window */
 125         new_elem_ptr.rank = procid;
 126         new_elem_ptr.disp = alloc_elem(procid, llist_win);
 127
 128         /* Append the new node to the list.  This might take multiple attempts if
 129          * others have already appended and our tail pointer is stale. */
 130         do {
 131             int flag;
 132
 133             /* The tail is at my left neighbor, append my element. */
 134             if (tail_ptr.rank == (procid + nproc - 1) % nproc) {
 135                 if (verbose)
 136                     printf("%d: Appending to <%d, %p>\n", procid, tail_ptr.rank,
 137                            (void *) tail_ptr.disp);
 138
 139 #ifdef USE_MODE_NOCHECK
 140                 MPI_Win_lock(MPI_LOCK_SHARED, tail_ptr.rank, MPI_MODE_NOCHECK, llist_win);
 141 #else
 142                 MPI_Win_lock(MPI_LOCK_SHARED, tail_ptr.rank, 0, llist_win);
 143 #endif
 144                 MPI_Accumulate(&new_elem_ptr, sizeof(llist_ptr_t), MPI_BYTE, tail_ptr.rank,
 145                                (MPI_Aint) & (((llist_elem_t *) tail_ptr.disp)->next),
 146                                sizeof(llist_ptr_t), MPI_BYTE, MPI_REPLACE, llist_win);
 147                 MPI_Win_unlock(tail_ptr.rank, llist_win);
 148
 149                 success = 1;
 150                 tail_ptr = new_elem_ptr;
 151             }
 152
 153             /* Otherwise, chase the tail. */
 154             else {
 155                 llist_ptr_t next_tail_ptr;
 156
 157 #ifdef USE_MODE_NOCHECK
 158                 MPI_Win_lock(MPI_LOCK_SHARED, tail_ptr.rank, MPI_MODE_NOCHECK, llist_win);
 159 #else
 160                 MPI_Win_lock(MPI_LOCK_SHARED, tail_ptr.rank, 0, llist_win);
 161 #endif
 162                 MPI_Get_accumulate(NULL, 0, MPI_DATATYPE_NULL, &next_tail_ptr,
 163                                    sizeof(llist_ptr_t), MPI_BYTE, tail_ptr.rank,
 164                                    (MPI_Aint) & (((llist_elem_t *) tail_ptr.disp)->next),
 165                                    sizeof(llist_ptr_t), MPI_BYTE, MPI_NO_OP, llist_win);
 166                 MPI_Win_unlock(tail_ptr.rank, llist_win);
 167
 168                 if (next_tail_ptr.rank != nil.rank) {
 169                     if (verbose)
 170                         printf("%d: Chasing to <%d, %p>\n", procid, next_tail_ptr.rank,
 171                                (void *) next_tail_ptr.disp);
 172                     tail_ptr = next_tail_ptr;
 173                     pollint = MAX(MIN_NPROBE, pollint / 2);
 174                 }
 175                 else {
 176                     for (j = 0; j < pollint; j++)
 177                         MPI_Iprobe(MPI_ANY_SOURCE, MPI_ANY_TAG, MPI_COMM_WORLD, &flag,
 178                                    MPI_STATUS_IGNORE);
 179
 180                     pollint = MIN(MAX_NPROBE, pollint * 2);
 181                 }
 182             }
 183         } while (!success);
 184     }
 185
 186     MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);
 187     time = MPI_Wtime() - time;
 188
 189     /* Traverse the list and verify that all processes inserted exactly the correct
 190      * number of elements. */
 191     if (procid == 0) {
 192         int errors = 0;
 193         int *counts, count = 0;
 194
 195         counts = (int *) malloc(sizeof(int) * nproc);
 196         assert(counts != NULL);
 197
 198         for (i = 0; i < nproc; i++)
 199             counts[i] = 0;
 200
 201         tail_ptr = head_ptr;
 202
 203         MPI_Win_lock_all(0, llist_win);
 204
 205         /* Walk the list and tally up the number of elements inserted by each rank */
 206         while (tail_ptr.disp != nil.disp) {
 207             llist_elem_t elem;
 208
 209             MPI_Get(&elem, sizeof(llist_elem_t), MPI_BYTE,
 210                     tail_ptr.rank, tail_ptr.disp, sizeof(llist_elem_t), MPI_BYTE, llist_win);
 211
 212             MPI_Win_flush(tail_ptr.rank, llist_win);
 213
 214             tail_ptr = elem.next;
 215
 216             assert(elem.value >= 0 && elem.value < nproc);
 217             counts[elem.value]++;
 218             count++;
 219
 220             if (verbose) {
 221                 int last_elem = tail_ptr.disp == nil.disp;
 222                 printf("%2d%s", elem.value, last_elem ? "" : " -> ");
 223                 if (count % ELEM_PER_ROW == 0 && !last_elem)
 224                     printf("\n");
 225             }
 226         }
 227
 228         MPI_Win_unlock_all(llist_win);
 229
 230         if (verbose)
 231             printf("\n\n");
 232
 233         /* Verify the counts we collected */
 234         for (i = 0; i < nproc; i++) {
 235             int expected;
 236
 237             expected = NUM_ELEMS / nproc;
 238             if (i < NUM_ELEMS % nproc)
 239                 expected++;
 240
 241             if (counts[i] != expected) {
 242                 printf("Error: Rank %d inserted %d elements, expected %d\n", i, counts[i],
 243                        expected);
 244                 errors++;
 245             }
 246         }
 247
 248         printf("%s\n", errors == 0 ? " No Errors" : "FAIL");
 249         free(counts);
 250     }
 251
 252     if (print_perf) {
 253         double max_time;
 254
 255         MPI_Reduce(&time, &max_time, 1, MPI_DOUBLE, MPI_MAX, 0, MPI_COMM_WORLD);
 256
 257         if (procid == 0) {
 258             printf("Total time = %0.2f sec, elem/sec = %0.2f, sec/elem = %0.2f usec\n", max_time,
 259                    NUM_ELEMS / max_time, max_time / NUM_ELEMS * 1.0e6);
 260         }
 261     }
 262
 263     MPI_Win_free(&llist_win);
 264
 265     /* Free all the elements in the list */
 266     for (; my_elems_count > 0; my_elems_count--)
 267         MPI_Free_mem(my_elems[my_elems_count - 1]);
 268
 269     MPI_Finalize();
 270     return 0;
 271 }