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b1fb5b2fd5fbd509f1b815fa9660a0ec1a7096b4
[simgrid.git] / src / smpi / smpi_comm.c
1 /* Copyright (c) 2010-2014. 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 <stdlib.h>
8
9 #include "private.h"
10 #include "xbt/dict.h"
11 #include "smpi_mpi_dt_private.h"
12 #include "limits.h"
13 #include "simix/smx_private.h"
14 #include "colls/colls.h"
15 #include "xbt/ex.h"
16
17
18 extern xbt_dict_t smpi_keyvals;
19 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(smpi_comm, smpi,
20                                 "Logging specific to SMPI (comm)");
21
22
23
24 /* Support for cartesian topology was added, but there are 2 other types of
25  * topology, graph et dist graph. In order to support them, we have to add a
26  * field MPIR_Topo_type, and replace the MPI_Topology field by an union. */
27
28 typedef struct s_smpi_mpi_communicator {
29   MPI_Group group;
30   MPIR_Topo_type topoType; 
31   MPI_Topology topo; // to be replaced by an union
32   int refcount;
33   MPI_Comm leaders_comm;//inter-node communicator
34   MPI_Comm intra_comm;//intra-node communicator . For MPI_COMM_WORLD this can't be used, as var is global.
35   //use an intracomm stored in the process data instead
36   int* leaders_map; //who is the leader of each process
37   int is_uniform;
38   int* non_uniform_map; //set if smp nodes have a different number of processes allocated
39   int is_blocked;// are ranks allocated on the same smp node contiguous ?
40   xbt_dict_t attributes;
41 } s_smpi_mpi_communicator_t;
42
43 static int smpi_compare_rankmap(const void *a, const void *b)
44 {
45   const int* x = (const int*)a;
46   const int* y = (const int*)b;
47
48   if (x[1] < y[1]) {
49     return -1;
50   }
51   if (x[1] == y[1]) {
52     if (x[0] < y[0]) {
53       return -1;
54     }
55     if (x[0] == y[0]) {
56       return 0;
57     }
58     return 1;
59   }
60   return 1;
61 }
62
63 MPI_Comm smpi_comm_new(MPI_Group group, MPI_Topology topo)
64 {
65   MPI_Comm comm;
66
67   comm = xbt_new(s_smpi_mpi_communicator_t, 1);
68   comm->group = group;
69   smpi_group_use(comm->group);
70   comm->refcount=1;
71   comm->topoType = -1;
72   comm->topo = topo;
73   comm->intra_comm = MPI_COMM_NULL;
74   comm->leaders_comm = MPI_COMM_NULL;
75   comm->is_uniform=1;
76   comm->non_uniform_map = NULL;
77   comm->leaders_map = NULL;
78   comm->is_blocked=0;
79   comm->attributes=NULL;
80   return comm;
81 }
82
83 void smpi_comm_destroy(MPI_Comm comm)
84 {
85   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
86     comm = smpi_process_comm_world();
87   smpi_group_unuse(comm->group);
88   smpi_topo_destroy(comm->topo); // there's no use count on topos
89   smpi_comm_unuse(comm);
90 }
91
92 int smpi_comm_dup(MPI_Comm comm, MPI_Comm* newcomm){
93   if(smpi_privatize_global_variables){ //we need to switch here, as the called function may silently touch global variables
94      smpi_switch_data_segment(smpi_process_index());
95    }
96   (*newcomm) = smpi_comm_new(smpi_comm_group(comm), smpi_comm_topo(comm));
97   int ret = MPI_SUCCESS;
98   //todo: faire en sorte que ça fonctionne avec un communicator dupliqué (refaire un init_smp ?)
99   
100  /* MPI_Comm tmp=smpi_comm_get_intra_comm(comm);
101   if( tmp != MPI_COMM_NULL)
102     smpi_comm_set_intra_comm((*newcomm), smpi_comm_dup(tmp));
103   tmp=smpi_comm_get_leaders_comm(comm);
104   if( tmp != MPI_COMM_NULL)
105     smpi_comm_set_leaders_comm((*newcomm), smpi_comm_dup(tmp));
106   if(comm->non_uniform_map !=NULL){
107     (*newcomm)->non_uniform_map= 
108       xbt_malloc(smpi_comm_size(comm->leaders_comm)*sizeof(int));
109     memcpy((*newcomm)->non_uniform_map,
110       comm->non_uniform_map,smpi_comm_size(comm->leaders_comm)*sizeof(int) );
111   }
112   if(comm->leaders_map !=NULL){
113     (*newcomm)->leaders_map=xbt_malloc(smpi_comm_size(comm)*sizeof(int));
114     memcpy((*newcomm)->leaders_map, 
115       comm->leaders_map,smpi_comm_size(comm)*sizeof(int) );
116   }*/
117   if(comm->attributes !=NULL){
118       (*newcomm)->attributes=xbt_dict_new();
119       xbt_dict_cursor_t cursor = NULL;
120       int *key;
121       int flag;
122       void* value_in;
123       void* value_out;
124       xbt_dict_foreach(comm->attributes, cursor, key, value_in){
125         smpi_key_elem elem = xbt_dict_get_or_null(smpi_keyvals, (const char*)key);
126         if(elem && elem->copy_fn!=MPI_NULL_COPY_FN){
127           ret = elem->copy_fn(comm, *key, NULL, value_in, &value_out, &flag );
128           if(ret!=MPI_SUCCESS){
129             smpi_comm_destroy(*newcomm);
130             *newcomm=MPI_COMM_NULL;
131             return ret;
132           }
133           if(flag)
134             xbt_dict_set((*newcomm)->attributes, (const char*)key,value_out, NULL);
135         }
136       }
137     }
138   return ret;
139 }
140
141
142 MPI_Group smpi_comm_group(MPI_Comm comm)
143 {
144   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
145     comm = smpi_process_comm_world();
146
147   return comm->group;
148 }
149
150 MPI_Topology smpi_comm_topo(MPI_Comm comm) {
151   if (comm != MPI_COMM_NULL)
152     return comm->topo;
153   return NULL;
154 }
155
156 int smpi_comm_size(MPI_Comm comm)
157 {
158   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
159     comm = smpi_process_comm_world();
160
161   return smpi_group_size(smpi_comm_group(comm));
162 }
163
164 int smpi_comm_rank(MPI_Comm comm)
165 {
166   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
167     comm = smpi_process_comm_world();
168   return smpi_group_rank(smpi_comm_group(comm), smpi_process_index());
169 }
170
171 void smpi_comm_get_name (MPI_Comm comm, char* name, int* len)
172 {
173   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
174     comm = smpi_process_comm_world();
175   if(comm == MPI_COMM_WORLD) {
176     strcpy(name, "WORLD");
177     *len = 5;
178   } else {
179     *len = snprintf(name, MPI_MAX_NAME_STRING, "%p", comm);
180   }
181 }
182
183 void smpi_comm_set_leaders_comm(MPI_Comm comm, MPI_Comm leaders){
184   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
185     comm = smpi_process_comm_world();
186   comm->leaders_comm=leaders;
187 }
188
189 void smpi_comm_set_intra_comm(MPI_Comm comm, MPI_Comm leaders){
190   comm->intra_comm=leaders;
191 }
192
193 int* smpi_comm_get_non_uniform_map(MPI_Comm comm){
194   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
195     comm = smpi_process_comm_world();
196   return comm->non_uniform_map;
197 }
198
199 int* smpi_comm_get_leaders_map(MPI_Comm comm){
200   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
201     comm = smpi_process_comm_world();
202   return comm->leaders_map;
203 }
204
205 MPI_Comm smpi_comm_get_leaders_comm(MPI_Comm comm){
206   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
207     comm = smpi_process_comm_world();
208   return comm->leaders_comm;
209 }
210
211 MPI_Comm smpi_comm_get_intra_comm(MPI_Comm comm){
212   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED || comm==MPI_COMM_WORLD) 
213     return smpi_process_get_comm_intra();
214   else return comm->intra_comm;
215 }
216
217 int smpi_comm_is_uniform(MPI_Comm comm){
218   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
219     comm = smpi_process_comm_world();
220   return comm->is_uniform;
221 }
222
223 int smpi_comm_is_blocked(MPI_Comm comm){
224   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
225     comm = smpi_process_comm_world();
226   return comm->is_blocked;
227 }
228
229 MPI_Comm smpi_comm_split(MPI_Comm comm, int color, int key)
230 {
231   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
232     comm = smpi_process_comm_world();
233   int system_tag = 123;
234   int index, rank, size, i, j, count, reqs;
235   int* sendbuf;
236   int* recvbuf;
237   int* rankmap;
238   MPI_Group group, group_root, group_out;
239   MPI_Request* requests;
240
241   group_root = group_out = NULL;
242   group = smpi_comm_group(comm);
243   rank = smpi_comm_rank(comm);
244   size = smpi_comm_size(comm);
245   /* Gather all colors and keys on rank 0 */
246   sendbuf = xbt_new(int, 2);
247   sendbuf[0] = color;
248   sendbuf[1] = key;
249   if(rank == 0) {
250     recvbuf = xbt_new(int, 2 * size);
251   } else {
252     recvbuf = NULL;
253   }
254   smpi_mpi_gather(sendbuf, 2, MPI_INT, recvbuf, 2, MPI_INT, 0, comm);
255   xbt_free(sendbuf);
256   /* Do the actual job */
257   if(rank == 0) {
258     rankmap = xbt_new(int, 2 * size);
259     for(i = 0; i < size; i++) {
260       if(recvbuf[2 * i] == MPI_UNDEFINED) {
261         continue;
262       }
263       count = 0;
264       for(j = i + 1; j < size; j++)  {
265         if(recvbuf[2 * i] == recvbuf[2 * j]) {
266           recvbuf[2 * j] = MPI_UNDEFINED;
267           rankmap[2 * count] = j;
268           rankmap[2 * count + 1] = recvbuf[2 * j + 1];
269           count++;
270         }
271       }
272       /* Add self in the group */
273       recvbuf[2 * i] = MPI_UNDEFINED;
274       rankmap[2 * count] = i;
275       rankmap[2 * count + 1] = recvbuf[2 * i + 1];
276       count++;
277       qsort(rankmap, count, 2 * sizeof(int), &smpi_compare_rankmap);
278       group_out = smpi_group_new(count);
279       if(i == 0) {
280         group_root = group_out; /* Save root's group */
281       }
282       for(j = 0; j < count; j++) {
283         //increment refcounter in order to avoid freeing the group too quick before copy
284         index = smpi_group_index(group, rankmap[2 * j]);
285         smpi_group_set_mapping(group_out, index, j);
286       }
287       requests = xbt_new(MPI_Request, count);
288       reqs = 0;
289       for(j = 0; j < count; j++) {
290         if(rankmap[2 * j] != 0) {
291           requests[reqs] = smpi_isend_init(&group_out, 1, MPI_PTR, rankmap[2 * j], system_tag, comm);
292           reqs++;
293         }
294       }
295       smpi_mpi_startall(reqs, requests);
296       smpi_mpi_waitall(reqs, requests, MPI_STATUS_IGNORE);
297       xbt_free(requests);
298     }
299     xbt_free(recvbuf);
300     group_out = group_root; /* exit with root's group */
301   } else {
302     if(color != MPI_UNDEFINED) {
303       smpi_mpi_recv(&group_out, 1, MPI_PTR, 0, system_tag, comm, MPI_STATUS_IGNORE);
304       if(group_out){
305         group_out=smpi_group_copy(group_out);
306       }
307     } /* otherwise, exit with group_out == NULL */
308   }
309   return group_out ? smpi_comm_new(group_out, NULL) : MPI_COMM_NULL;
310 }
311
312 void smpi_comm_use(MPI_Comm comm){
313   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
314     comm = smpi_process_comm_world();
315   comm->refcount++;
316 }
317
318 void smpi_comm_unuse(MPI_Comm comm){
319   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
320     comm = smpi_process_comm_world();
321   comm->refcount--;
322   if(comm->refcount==0){
323     if(comm->intra_comm != MPI_COMM_NULL)
324       smpi_comm_unuse(comm->intra_comm);
325     if(comm->leaders_comm != MPI_COMM_NULL)
326       smpi_comm_unuse(comm->leaders_comm);
327     if(comm->non_uniform_map !=NULL)
328       xbt_free(comm->non_uniform_map);
329     if(comm->leaders_map !=NULL)
330       xbt_free(comm->leaders_map);
331     if(comm->attributes !=NULL){
332       xbt_dict_cursor_t cursor = NULL;
333       int* key;
334       void * value;
335       int flag;
336       xbt_dict_foreach(comm->attributes, cursor, key, value){
337         smpi_key_elem elem = xbt_dict_get_or_null(smpi_keyvals, (const char*)key);
338         if(elem)
339           elem->delete_fn(comm, *key, &value, &flag);
340       }
341     }
342     xbt_free(comm);
343   }
344 }
345
346 static int
347 compare_ints (const void *a, const void *b)
348 {
349   const int *da = (const int *) a;
350   const int *db = (const int *) b;
351
352   return (*da > *db) - (*da < *db);
353 }
354
355 void smpi_comm_init_smp(MPI_Comm comm){
356   int leader = -1;
357
358   if (comm == MPI_COMM_UNINITIALIZED)
359     comm = smpi_process_comm_world();
360
361   int comm_size =smpi_comm_size(comm);
362   
363   // If we are in replay - perform an ugly hack  
364   // say to SimGrid that we are not in replay for a while, because we need 
365   // the buffers to be copied for the following calls
366   int replaying = 0; //cache data to set it back again after
367   if(smpi_process_get_replaying()){
368    replaying=1;
369    smpi_process_set_replaying(0);
370   }
371
372   if(smpi_privatize_global_variables){ //we need to switch here, as the called function may silently touch global variables
373      smpi_switch_data_segment(smpi_process_index());
374    }
375   //identify neighbours in comm
376   //get the indexes of all processes sharing the same simix host
377   xbt_swag_t process_list = simcall_host_get_process_list(SIMIX_host_self());
378   int intra_comm_size = 0;
379   //only one process/node, disable SMP support and return
380 //  if(intra_comm_size==1){
381 //      smpi_comm_set_intra_comm(comm, MPI_COMM_SELF);
382 //      //smpi_comm_set_leaders_comm(comm, comm);
383 //      smpi_process_set_comm_intra(MPI_COMM_SELF);
384 //      return;
385 //  }
386
387
388   int i =0;
389   int min_index=INT_MAX;//the minimum index will be the leader
390   msg_process_t process = NULL;
391   xbt_swag_foreach(process, process_list) {
392     //is_in_comm=0;
393     int index = SIMIX_process_get_PID(process) -1;
394
395     if(smpi_group_rank(smpi_comm_group(comm),  index)!=MPI_UNDEFINED){
396         intra_comm_size++;
397       //the process is in the comm
398       if(index < min_index)
399         min_index=index;
400       i++;
401     }
402   }
403   XBT_DEBUG("number of processes deployed on my node : %d", intra_comm_size);
404   MPI_Group group_intra = smpi_group_new(intra_comm_size);
405   i=0;
406   process = NULL;
407   xbt_swag_foreach(process, process_list) {
408     //is_in_comm=0;
409     int index = SIMIX_process_get_PID(process) -1;
410     if(smpi_group_rank(smpi_comm_group(comm),  index)!=MPI_UNDEFINED){
411       smpi_group_set_mapping(group_intra, index, i);
412       i++;
413     }
414   }
415
416
417   MPI_Comm comm_intra = smpi_comm_new(group_intra, NULL);
418   //MPI_Comm shmem_comm = smpi_process_comm_intra();
419   //int intra_rank = smpi_comm_rank(shmem_comm);
420
421
422   //if(smpi_process_index()==min_index)
423   leader=min_index;
424
425   int * leaders_map= (int*)xbt_malloc0(sizeof(int)*comm_size);
426   int * leader_list= (int*)xbt_malloc0(sizeof(int)*comm_size);
427   for(i=0; i<comm_size; i++){
428       leader_list[i]=-1;
429   }
430
431   smpi_coll_tuned_allgather_mpich(&leader, 1, MPI_INT , leaders_map, 1, MPI_INT, comm);
432
433   if(smpi_privatize_global_variables){ //we need to switch here, as the called function may silently touch global variables
434      smpi_switch_data_segment(smpi_process_index());
435    }
436    
437   if(!comm->leaders_map){
438     comm->leaders_map= leaders_map;
439   }else{
440     xbt_free(leaders_map);
441   }
442   int j=0;
443   int leader_group_size = 0;
444   for(i=0; i<comm_size; i++){
445       int already_done=0;
446       for(j=0;j<leader_group_size; j++){
447         if(comm->leaders_map[i]==leader_list[j]){
448             already_done=1;
449         }
450       }
451       if(!already_done){
452         leader_list[leader_group_size]=comm->leaders_map[i];
453         leader_group_size++;
454       }
455   }
456   qsort(leader_list, leader_group_size, sizeof(int),compare_ints);
457
458   MPI_Group leaders_group = smpi_group_new(leader_group_size);
459
460
461   MPI_Comm leader_comm = MPI_COMM_NULL;
462   if(MPI_COMM_WORLD!=MPI_COMM_UNINITIALIZED && comm!=MPI_COMM_WORLD){
463     //create leader_communicator
464     for (i=0; i< leader_group_size;i++)
465       smpi_group_set_mapping(leaders_group, leader_list[i], i);
466     leader_comm = smpi_comm_new(leaders_group, NULL);
467     smpi_comm_set_leaders_comm(comm, leader_comm);
468     smpi_comm_set_intra_comm(comm, comm_intra);
469
470     //create intracommunicator
471    // smpi_comm_set_intra_comm(comm, smpi_comm_split(comm, *(int*)SIMIX_host_self(), comm_rank));
472   }else{
473     for (i=0; i< leader_group_size;i++)
474       smpi_group_set_mapping(leaders_group, leader_list[i], i);
475
476     leader_comm = smpi_comm_new(leaders_group, NULL);
477     if(smpi_comm_get_leaders_comm(comm)==MPI_COMM_NULL)
478       smpi_comm_set_leaders_comm(comm, leader_comm);
479     smpi_process_set_comm_intra(comm_intra);
480   }
481
482   int is_uniform = 1;
483
484   // Are the nodes uniform ? = same number of process/node
485   int my_local_size=smpi_comm_size(comm_intra);
486   if(smpi_comm_rank(comm_intra)==0) {
487     int* non_uniform_map = xbt_malloc0(sizeof(int)*leader_group_size);
488     smpi_coll_tuned_allgather_mpich(&my_local_size, 1, MPI_INT,
489         non_uniform_map, 1, MPI_INT, leader_comm);
490     for(i=0; i < leader_group_size; i++) {
491       if(non_uniform_map[0] != non_uniform_map[i]) {
492         is_uniform = 0;
493         break;
494       }
495     }
496     if(!is_uniform && smpi_comm_is_uniform(comm)){
497         comm->non_uniform_map= non_uniform_map;
498     }else{
499         xbt_free(non_uniform_map);
500     }
501     comm->is_uniform=is_uniform;
502   }
503   smpi_coll_tuned_bcast_mpich(&(comm->is_uniform),1, MPI_INT, 0, comm_intra );
504
505   if(smpi_privatize_global_variables){ //we need to switch here, as the called function may silently touch global variables
506      smpi_switch_data_segment(smpi_process_index());
507    }
508   // Are the ranks blocked ? = allocated contiguously on the SMP nodes
509   int is_blocked=1;
510   int prev=smpi_group_rank(smpi_comm_group(comm), smpi_group_index(smpi_comm_group(comm_intra), 0));
511     for (i=1; i<my_local_size; i++){
512       int this=smpi_group_rank(smpi_comm_group(comm),smpi_group_index(smpi_comm_group(comm_intra), i));
513       if(this!=prev+1){
514         is_blocked=0;
515         break;
516       }
517       prev = this;
518   }
519
520   int global_blocked;
521   smpi_mpi_allreduce(&is_blocked, &(global_blocked), 1,
522             MPI_INT, MPI_LAND, comm);
523
524   if(MPI_COMM_WORLD==SMPI_UNINITIALIZED || comm==MPI_COMM_WORLD){
525     if(smpi_comm_rank(comm)==0){
526         comm->is_blocked=global_blocked;
527     }
528   }else{
529     comm->is_blocked=global_blocked;
530   }
531   xbt_free(leader_list);
532   
533   if(replaying==1)
534     smpi_process_set_replaying(1); 
535 }
536
537
538 int smpi_comm_attr_delete(MPI_Comm comm, int keyval){
539   if(comm->attributes==NULL)
540     return MPI_ERR_ARG;
541     
542   xbt_dict_remove(comm->attributes, (const char*)&keyval);
543   return MPI_SUCCESS;
544 }
545 int smpi_comm_attr_get(MPI_Comm comm, int keyval, void* attr_value, int* flag){
546   xbt_ex_t ex;
547   if(comm->attributes==NULL){
548     *flag=0;
549     return MPI_SUCCESS;
550   }
551   TRY {
552     *(void**)attr_value = xbt_dict_get(comm->attributes, (const char*)&keyval);
553     *flag=1;
554   }
555   CATCH(ex) {
556     *flag=0;
557     xbt_ex_free(ex);
558   }
559   return MPI_SUCCESS;
560 }
561
562 int smpi_comm_attr_put(MPI_Comm comm, int keyval, void* attr_value){
563   if(comm->attributes==NULL)
564     comm->attributes=xbt_dict_new();
565
566   xbt_dict_set(comm->attributes, (const char*)&keyval, attr_value, NULL);
567   return MPI_SUCCESS;
568 }
569