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[simgrid.git] / src / kernel / routing / DragonflyZone.cpp
1 /* Copyright (c) 2014-2016. The SimGrid Team. All rights reserved.          */
2
3 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
4  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
5
6 #include "src/kernel/routing/DragonflyZone.hpp"
7 #include "src/kernel/routing/NetCard.hpp"
8 #include "src/surf/network_interface.hpp"
9
10 #include <boost/algorithm/string/classification.hpp>
11 #include <boost/algorithm/string/split.hpp>
12
13 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(surf_route_cluster_dragonfly, surf_route_cluster, "Dragonfly Routing part of surf");
14
15 namespace simgrid {
16 namespace kernel {
17 namespace routing {
18
19 AsClusterDragonfly::AsClusterDragonfly(As* father, const char* name) : AsCluster(father, name)
20 {
21 }
22
23 AsClusterDragonfly::~AsClusterDragonfly()
24 {
25   if (this->routers_ != nullptr) {
26     for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_ * this->numChassisPerGroup_ * this->numBladesPerChassis_; i++)
27       delete (routers_[i]);
28     xbt_free(routers_);
29   }
30 }
31
32 unsigned int* AsClusterDragonfly::rankId_to_coords(int rankId)
33 {
34   // coords : group, chassis, blade, node
35   unsigned int* coords = (unsigned int*)malloc(4 * sizeof(unsigned int));
36   coords[0]            = rankId / (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_ * numNodesPerBlade_);
37   rankId               = rankId % (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_ * numNodesPerBlade_);
38   coords[1]            = rankId / (numBladesPerChassis_ * numNodesPerBlade_);
39   rankId               = rankId % (numBladesPerChassis_ * numNodesPerBlade_);
40   coords[2]            = rankId / numNodesPerBlade_;
41   coords[3]            = rankId % numNodesPerBlade_;
42
43   return coords;
44 }
45
46 void AsClusterDragonfly::parse_specific_arguments(sg_platf_cluster_cbarg_t cluster)
47 {
48   std::vector<std::string> parameters;
49   std::vector<std::string> tmp;
50   boost::split(parameters, cluster->topo_parameters, boost::is_any_of(";"));
51
52   // TODO : we have to check for zeros and negative numbers, or it might crash
53   if (parameters.size() != 4) {
54     surf_parse_error(
55         "Dragonfly are defined by the number of groups, chassis per groups, blades per chassis, nodes per blade");
56   }
57
58   // Blue network : number of groups, number of links between each group
59   boost::split(tmp, parameters[0], boost::is_any_of(","));
60   if (tmp.size() != 2) {
61     surf_parse_error("Dragonfly topologies are defined by 3 levels with 2 elements each, and one with one element");
62   }
63
64   this->numGroups_    = xbt_str_parse_int(tmp[0].c_str(), "Invalid number of groups: %s");
65   this->numLinksBlue_ = xbt_str_parse_int(tmp[1].c_str(), "Invalid number of links for the blue level: %s");
66
67   // Black network : number of chassis/group, number of links between each router on the black network
68   boost::split(tmp, parameters[1], boost::is_any_of(","));
69   if (tmp.size() != 2) {
70     surf_parse_error("Dragonfly topologies are defined by 3 levels with 2 elements each, and one with one element");
71   }
72
73   this->numChassisPerGroup_ = xbt_str_parse_int(tmp[0].c_str(), "Invalid number of groups: %s");
74   this->numLinksBlack_      = xbt_str_parse_int(tmp[1].c_str(), "Invalid number of links  for the black level: %s");
75
76   // Green network : number of blades/chassis, number of links between each router on the green network
77   boost::split(tmp, parameters[2], boost::is_any_of(","));
78   if (tmp.size() != 2) {
79     surf_parse_error("Dragonfly topologies are defined by 3 levels with 2 elements each, and one with one element");
80   }
81
82   this->numBladesPerChassis_ = xbt_str_parse_int(tmp[0].c_str(), "Invalid number of groups: %s");
83   this->numLinksGreen_       = xbt_str_parse_int(tmp[1].c_str(), "Invalid number of links for the green level: %s");
84
85   // The last part of topo_parameters should be the number of nodes per blade
86   this->numNodesPerBlade_ =
87       xbt_str_parse_int(parameters[3].c_str(), "Last parameter is not the amount of nodes per blade: %s");
88   this->cluster_ = cluster;
89 }
90
91 /*
92 * Generate the cluster once every node is created
93 */
94 void AsClusterDragonfly::seal()
95 {
96   if (this->numNodesPerBlade_ == 0) {
97     return;
98   }
99
100   this->generateRouters();
101   this->generateLinks();
102 }
103
104 DragonflyRouter::DragonflyRouter(int group, int chassis, int blade) : group_(group), chassis_(chassis), blade_(blade)
105 {
106 }
107
108 DragonflyRouter::~DragonflyRouter()
109 {
110   if (this->myNodes_ != nullptr)
111     xbt_free(myNodes_);
112   if (this->greenLinks_ != nullptr)
113     xbt_free(greenLinks_);
114   if (this->blackLinks_ != nullptr)
115     xbt_free(blackLinks_);
116   if (this->blueLinks_ != nullptr)
117     xbt_free(blueLinks_);
118 }
119
120 void AsClusterDragonfly::generateRouters()
121 {
122   this->routers_ = static_cast<DragonflyRouter**>(xbt_malloc0(this->numGroups_ * this->numChassisPerGroup_ *
123                                                               this->numBladesPerChassis_ * sizeof(DragonflyRouter*)));
124
125   for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_; i++) {
126     for (unsigned int j = 0; j < this->numChassisPerGroup_; j++) {
127       for (unsigned int k = 0; k < this->numBladesPerChassis_; k++) {
128         DragonflyRouter* router = new DragonflyRouter(i, j, k);
129         this->routers_[i * this->numChassisPerGroup_ * this->numBladesPerChassis_ + j * this->numBladesPerChassis_ +
130                        k] = router;
131       }
132     }
133   }
134 }
135
136 void AsClusterDragonfly::createLink(char* id, int numlinks, Link** linkup, Link** linkdown)
137 {
138   *linkup   = nullptr;
139   *linkdown = nullptr;
140   s_sg_platf_link_cbarg_t linkTemplate;
141   memset(&linkTemplate, 0, sizeof(linkTemplate));
142   linkTemplate.bandwidth = this->cluster_->bw * numlinks;
143   linkTemplate.latency   = this->cluster_->lat;
144   linkTemplate.policy    = this->cluster_->sharing_policy; // sthg to do with that ?
145   linkTemplate.id        = id;
146   sg_platf_new_link(&linkTemplate);
147   XBT_DEBUG("Generating link %s", id);
148   Link* link;
149   std::string tmpID;
150   if (this->cluster_->sharing_policy == SURF_LINK_FULLDUPLEX) {
151     tmpID     = std::string(linkTemplate.id) + "_UP";
152     link      = Link::byName(tmpID.c_str());
153     *linkup   = link; // check link?
154     tmpID     = std::string(linkTemplate.id) + "_DOWN";
155     link      = Link::byName(tmpID.c_str());
156     *linkdown = link; // check link ?
157   } else {
158     link      = Link::byName(linkTemplate.id);
159     *linkup   = link;
160     *linkdown = link;
161   }
162
163   free((void*)linkTemplate.id);
164 }
165
166 void AsClusterDragonfly::generateLinks()
167 {
168
169   static int uniqueId = 0;
170   char* id            = nullptr;
171   Link* linkup;
172   Link* linkdown;
173
174   unsigned int numRouters = this->numGroups_ * this->numChassisPerGroup_ * this->numBladesPerChassis_;
175
176   if (this->cluster_->sharing_policy == SURF_LINK_FULLDUPLEX)
177     numLinksperLink_ = 2;
178
179   // Links from routers to their local nodes.
180   for (unsigned int i = 0; i < numRouters; i++) {
181     // allocate structures
182     this->routers_[i]->myNodes_ =
183         static_cast<Link**>(xbt_malloc0(numLinksperLink_ * this->numNodesPerBlade_ * sizeof(Link*)));
184     this->routers_[i]->greenLinks_ = static_cast<Link**>(xbt_malloc0(this->numBladesPerChassis_ * sizeof(Link*)));
185     this->routers_[i]->blackLinks_ = static_cast<Link**>(xbt_malloc0(this->numChassisPerGroup_ * sizeof(Link*)));
186
187     for (unsigned int j = 0; j < numLinksperLink_ * this->numNodesPerBlade_; j += numLinksperLink_) {
188       id = bprintf("local_link_from_router_%d_to_node_%d_%d", i, j / numLinksperLink_, uniqueId);
189       this->createLink(id, 1, &linkup, &linkdown);
190       if (this->cluster_->sharing_policy == SURF_LINK_FULLDUPLEX) {
191         this->routers_[i]->myNodes_[j]     = linkup;
192         this->routers_[i]->myNodes_[j + 1] = linkdown;
193       } else {
194         this->routers_[i]->myNodes_[j] = linkup;
195       }
196       uniqueId++;
197     }
198   }
199
200   // Green links from routers to same chassis routers - alltoall
201   for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_ * this->numChassisPerGroup_; i++) {
202     for (unsigned int j = 0; j < this->numBladesPerChassis_; j++) {
203       for (unsigned int k = j + 1; k < this->numBladesPerChassis_; k++) {
204         id = bprintf("green_link_in_chassis_%d_between_routers_%d_and_%d_%d", i % numChassisPerGroup_, j, k, uniqueId);
205         this->createLink(id, this->numLinksGreen_, &linkup, &linkdown);
206         this->routers_[i * numBladesPerChassis_ + j]->greenLinks_[k] = linkup;
207         this->routers_[i * numBladesPerChassis_ + k]->greenLinks_[j] = linkdown;
208         uniqueId++;
209       }
210     }
211   }
212
213   // Black links from routers to same group routers - alltoall
214   for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_; i++) {
215     for (unsigned int j = 0; j < this->numChassisPerGroup_; j++) {
216       for (unsigned int k = j + 1; k < this->numChassisPerGroup_; k++) {
217         for (unsigned int l = 0; l < this->numBladesPerChassis_; l++) {
218           id = bprintf("black_link_in_group_%d_between_chassis_%d_and_%d_blade_%d_%d", i, j, k, l, uniqueId);
219           this->createLink(id, this->numLinksBlack_, &linkup, &linkdown);
220           this->routers_[i * numBladesPerChassis_ * numChassisPerGroup_ + j * numBladesPerChassis_ + l]
221               ->blackLinks_[k] = linkup;
222           this->routers_[i * numBladesPerChassis_ * numChassisPerGroup_ + k * numBladesPerChassis_ + l]
223               ->blackLinks_[j] = linkdown;
224           uniqueId++;
225         }
226       }
227     }
228   }
229
230   // Blue links between groups - Not all routers involved, only one per group is linked to others. Let's say router n of
231   // each group is linked to group n.
232   // FIXME: in reality blue links may be attached to several different routers
233   for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_; i++) {
234     for (unsigned int j = i + 1; j < this->numGroups_; j++) {
235       unsigned int routernumi                = i * numBladesPerChassis_ * numChassisPerGroup_ + j;
236       unsigned int routernumj                = j * numBladesPerChassis_ * numChassisPerGroup_ + i;
237       this->routers_[routernumi]->blueLinks_ = static_cast<Link**>(xbt_malloc0(sizeof(Link*)));
238       this->routers_[routernumj]->blueLinks_ = static_cast<Link**>(xbt_malloc0(sizeof(Link*)));
239       id = bprintf("blue_link_between_group_%d_and_%d_routers_%d_and_%d_%d", i, j, routernumi, routernumj, uniqueId);
240       this->createLink(id, this->numLinksBlue_, &linkup, &linkdown);
241       this->routers_[routernumi]->blueLinks_[0] = linkup;
242       this->routers_[routernumj]->blueLinks_[0] = linkdown;
243       uniqueId++;
244     }
245   }
246 }
247
248 void AsClusterDragonfly::getLocalRoute(NetCard* src, NetCard* dst, sg_platf_route_cbarg_t route, double* latency)
249 {
250   // Minimal routing version.
251   // TODO : non-minimal random one, and adaptive ?
252
253   if (dst->isRouter() || src->isRouter())
254     return;
255
256   XBT_VERB("dragonfly getLocalRout from '%s'[%d] to '%s'[%d]", src->name().c_str(), src->id(), dst->name().c_str(),
257            dst->id());
258
259   if ((src->id() == dst->id()) && hasLoopback_) {
260     std::pair<Link*, Link*> info = privateLinks_.at(src->id() * linkCountPerNode_);
261
262     route->link_list->push_back(info.first);
263     if (latency)
264       *latency += info.first->latency();
265     return;
266   }
267
268   unsigned int* myCoords     = rankId_to_coords(src->id());
269   unsigned int* targetCoords = rankId_to_coords(dst->id());
270   XBT_DEBUG("src : %u group, %u chassis, %u blade, %u node", myCoords[0], myCoords[1], myCoords[2], myCoords[3]);
271   XBT_DEBUG("dst : %u group, %u chassis, %u blade, %u node", targetCoords[0], targetCoords[1], targetCoords[2],
272             targetCoords[3]);
273
274   DragonflyRouter* myRouter = routers_[myCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) +
275                                        myCoords[1] * numBladesPerChassis_ + myCoords[2]];
276   DragonflyRouter* targetRouter = routers_[targetCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) +
277                                            targetCoords[1] * numBladesPerChassis_ + targetCoords[2]];
278   DragonflyRouter* currentRouter = myRouter;
279
280   // node->router local link
281   route->link_list->push_back(myRouter->myNodes_[myCoords[3] * numLinksperLink_]);
282   if (latency)
283     *latency += myRouter->myNodes_[myCoords[3] * numLinksperLink_]->latency();
284
285   if (hasLimiter_) { // limiter for sender
286     std::pair<Link*, Link*> info = privateLinks_.at(src->id() * linkCountPerNode_ + hasLoopback_);
287     route->link_list->push_back(info.first);
288   }
289
290   if (targetRouter != myRouter) {
291
292     // are we on a different group ?
293     if (targetRouter->group_ != currentRouter->group_) {
294       // go to the router of our group connected to this one.
295       if (currentRouter->blade_ != targetCoords[0]) {
296         // go to the nth router in our chassis
297         route->link_list->push_back(currentRouter->greenLinks_[targetCoords[0]]);
298         if (latency)
299           *latency += currentRouter->greenLinks_[targetCoords[0]]->latency();
300         currentRouter = routers_[myCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) +
301                                  myCoords[1] * numBladesPerChassis_ + targetCoords[0]];
302       }
303
304       if (currentRouter->chassis_ != 0) {
305         // go to the first chassis of our group
306         route->link_list->push_back(currentRouter->blackLinks_[0]);
307         if (latency)
308           *latency += currentRouter->blackLinks_[0]->latency();
309         currentRouter = routers_[myCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) + targetCoords[0]];
310       }
311
312       // go to destination group - the only optical hop
313       route->link_list->push_back(currentRouter->blueLinks_[0]);
314       if (latency)
315         *latency += currentRouter->blueLinks_[0]->latency();
316       currentRouter = routers_[targetCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) + myCoords[0]];
317     }
318
319     // same group, but same blade ?
320     if (targetRouter->blade_ != currentRouter->blade_) {
321       route->link_list->push_back(currentRouter->greenLinks_[targetCoords[2]]);
322       if (latency)
323         *latency += currentRouter->greenLinks_[targetCoords[2]]->latency();
324       currentRouter = routers_[targetCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) + targetCoords[2]];
325     }
326
327     // same blade, but same chassis ?
328     if (targetRouter->chassis_ != currentRouter->chassis_) {
329       route->link_list->push_back(currentRouter->blackLinks_[targetCoords[1]]);
330       if (latency)
331         *latency += currentRouter->blackLinks_[targetCoords[1]]->latency();
332       currentRouter = routers_[targetCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) +
333                                targetCoords[1] * numBladesPerChassis_ + targetCoords[2]];
334     }
335   }
336
337   if (hasLimiter_) { // limiter for receiver
338     std::pair<Link*, Link*> info = privateLinks_.at(dst->id() * linkCountPerNode_ + hasLoopback_);
339     route->link_list->push_back(info.first);
340   }
341
342   // router->node local link
343   route->link_list->push_back(targetRouter->myNodes_[targetCoords[3] * numLinksperLink_ + numLinksperLink_ - 1]);
344   if (latency)
345     *latency += targetRouter->myNodes_[targetCoords[3] * numLinksperLink_ + numLinksperLink_ - 1]->latency();
346
347   xbt_free(myCoords);
348   xbt_free(targetCoords);
349 }
350 }
351 }
352 } // namespace