src/smpi/colls/reduce/reduce-arrival-pattern-aware.cpp

   1 /* Copyright (c) 2013-2019. 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 <star-reduction.c>
   9
  10 int reduce_arrival_pattern_aware_segment_size_in_byte = 8192;
  11
  12 #ifndef HEADER_SIZE
  13 #define HEADER_SIZE 1024
  14 #endif
  15
  16 #ifndef MAX_NODE
  17 #define MAX_NODE 1024
  18 #endif
  19 namespace simgrid{
  20 namespace smpi{
  21 /* Non-topology-specific pipelined linear-reduce function */
  22 int Coll_reduce_arrival_pattern_aware::reduce(const void *buf, void *rbuf,
  23                                                  int count,
  24                                                  MPI_Datatype datatype,
  25                                                  MPI_Op op, int root,
  26                                                  MPI_Comm comm)
  27 {
  28   int rank = comm->rank();
  29   int tag = -COLL_TAG_REDUCE;
  30   MPI_Status status;
  31   MPI_Request request;
  32
  33   MPI_Status temp_status_array[MAX_NODE];
  34
  35   int size = comm->size();
  36   int i;
  37
  38   int sent_count;
  39   int header_index;
  40   int flag_array[MAX_NODE];
  41   int already_received[MAX_NODE];
  42
  43   int header_buf[HEADER_SIZE];
  44   char temp_buf[MAX_NODE];
  45
  46   MPI_Aint extent, lb;
  47   datatype->extent(&lb, &extent);
  48
  49   /* source and destination */
  50   int to, from;
  51
  52   /* segment is segment size in number of elements (not bytes) */
  53   int segment = reduce_arrival_pattern_aware_segment_size_in_byte / extent;
  54
  55   /* pipeline length */
  56   int pipe_length = count / segment;
  57
  58   /* use for buffer offset for sending and receiving data = segment size in byte */
  59   int increment = segment * extent;
  60
  61   /* if the input size is not divisible by segment size =>
  62      the small remainder will be done with native implementation */
  63   int remainder = count % segment;
  64
  65
  66   /* value == 0 means root has not send data (or header) to the node yet */
  67   for (i = 0; i < MAX_NODE; i++) {
  68     already_received[i] = 0;
  69   }
  70
  71   unsigned char* tmp_buf = smpi_get_tmp_sendbuffer(count * extent);
  72
  73   Request::sendrecv(buf, count, datatype, rank, tag, rbuf, count, datatype, rank,
  74                tag, comm, &status);
  75
  76
  77
  78   /* when a message is smaller than a block size => no pipeline */
  79   if (count <= segment) {
  80
  81     if (rank == 0) {
  82       sent_count = 0;
  83
  84       while (sent_count < (size - 1)) {
  85
  86         for (i = 1; i < size; i++) {
  87           if (already_received[i] == 0) {
  88             Request::iprobe(i, MPI_ANY_TAG, comm, &flag_array[i],
  89                              MPI_STATUSES_IGNORE);
  90             simcall_process_sleep(0.0001);
  91             }
  92         }
  93
  94         header_index = 0;
  95         /* recv 1-byte message */
  96         for (i = 0; i < size; i++) {
  97           if (i == rank)
  98             continue;
  99
 100           /* 1-byte message arrive */
 101           if ((flag_array[i] == 1) && (already_received[i] == 0)) {
 102             Request::recv(temp_buf, 1, MPI_CHAR, i, tag, comm, &status);
 103             header_buf[header_index] = i;
 104             header_index++;
 105             sent_count++;
 106
 107
 108             //printf("root send to %d recv from %d : data = ",to,from);
 109             /*
 110                for (i=0;i<=header_index;i++) {
 111                printf("%d ",header_buf[i]);
 112                }
 113                printf("\n");
 114              */
 115             /* will receive in the next step */
 116             already_received[i] = 1;
 117           }
 118         }
 119
 120         /* send header followed by receive and reduce data */
 121         if (header_index != 0) {
 122           header_buf[header_index] = -1;
 123           to = header_buf[0];
 124           from = header_buf[header_index - 1];
 125
 126           Request::send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, to, tag, comm);
 127           Request::recv(tmp_buf, count, datatype, from, tag, comm, &status);
 128           if(op!=MPI_OP_NULL) op->apply( tmp_buf, rbuf, &count, datatype);
 129         }
 130       }                         /* while loop */
 131     }
 132
 133     /* root */
 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       /* forward header */
 152       if (header_buf[myordering + 1] != -1) {
 153           Request::send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, header_buf[myordering + 1],
 154                  tag, comm);
 155       }
 156       //printf("node %d ordering %d\n",rank,myordering);
 157
 158       /* receive, reduce, and forward data */
 159
 160       /* send only */
 161       if (myordering == 0) {
 162         if (header_buf[myordering + 1] == -1) {
 163           to = 0;
 164         } else {
 165           to = header_buf[myordering + 1];
 166         }
 167         Request::send(rbuf, count, datatype, to, tag, comm);
 168       }
 169
 170       /* recv, reduce, send */
 171       else {
 172         if (header_buf[myordering + 1] == -1) {
 173           to = 0;
 174         } else {
 175           to = header_buf[myordering + 1];
 176         }
 177         from = header_buf[myordering - 1];
 178         Request::recv(tmp_buf, count, datatype, from, tag, comm, &status);
 179         if(op!=MPI_OP_NULL) op->apply( tmp_buf, rbuf, &count, datatype);
 180         Request::send(rbuf, count, datatype, to, tag, comm);
 181       }
 182     }                           /* non-root */
 183   }
 184   /* pipeline bcast */
 185   else {
 186     //    printf("node %d start\n",rank);
 187
 188     MPI_Request* send_request_array = new MPI_Request[size + pipe_length];
 189     MPI_Request* recv_request_array = new MPI_Request[size + pipe_length];
 190     MPI_Status* send_status_array   = new MPI_Status[size + pipe_length];
 191     MPI_Status* recv_status_array   = new MPI_Status[size + pipe_length];
 192
 193     if (rank == 0) {
 194       sent_count = 0;
 195
 196       int will_send[MAX_NODE];
 197       for (i = 0; i < MAX_NODE; i++)
 198         will_send[i] = 0;
 199
 200       /* loop until all data are received (sent) */
 201       while (sent_count < (size - 1)) {
 202         int k;
 203         for (k = 0; k < 1; k++) {
 204           for (i = 1; i < size; i++) {
 205             //if (i == rank)
 206             //continue;
 207             if ((already_received[i] == 0) && (will_send[i] == 0)) {
 208                 Request::iprobe(i, MPI_ANY_TAG, comm, &flag_array[i],
 209                          &temp_status_array[i]);
 210               if (flag_array[i] == 1) {
 211                 will_send[i] = 1;
 212                 Request::recv(&temp_buf[i], 1, MPI_CHAR, i, tag, comm,
 213                          &status);
 214                 //printf("recv from %d\n",i);
 215                 i = 1;
 216               }
 217             }
 218           }
 219         }                       /* end of probing */
 220
 221         header_index = 0;
 222
 223         /* recv 1-byte message */
 224         for (i = 1; i < size; i++) {
 225           //if (i==rank)
 226           //continue;
 227           /* message arrived in this round (put in the header) */
 228           if ((will_send[i] == 1) && (already_received[i] == 0)) {
 229             header_buf[header_index] = i;
 230             header_index++;
 231             sent_count++;
 232
 233             /* will send in the next step */
 234             already_received[i] = 1;
 235           }
 236         }
 237
 238         /* send header followed by data */
 239         if (header_index != 0) {
 240           header_buf[header_index] = -1;
 241           to = header_buf[0];
 242
 243           /* send header */
 244           Request::send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, to, tag, comm);
 245
 246           /* recv data - pipeline */
 247           from = header_buf[header_index - 1];
 248           for (i = 0; i < pipe_length; i++) {
 249             Request::recv(tmp_buf + (i * increment), segment, datatype, from, tag,
 250                      comm, &status);
 251             if(op!=MPI_OP_NULL) op->apply( tmp_buf + (i * increment),
 252                            (char *)rbuf + (i * increment), &segment, datatype);
 253           }
 254         }
 255       }                         /* while loop (sent_count < size-1 ) */
 256     }
 257
 258     /* root */
 259     /* none root */
 260     else {
 261       /* send 1-byte message to root */
 262       Request::send(temp_buf, 1, MPI_CHAR, 0, tag, comm);
 263
 264
 265       /* wait for header forward when required */
 266       request=Request::irecv(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, MPI_ANY_SOURCE, tag, comm);
 267       Request::wait(&request, MPI_STATUS_IGNORE);
 268
 269       /* search for where it is */
 270       int myordering = 0;
 271
 272       while (rank != header_buf[myordering]) {
 273         myordering++;
 274       }
 275
 276       /* send header when required */
 277       if (header_buf[myordering + 1] != -1) {
 278           Request::send(header_buf, HEADER_SIZE, MPI_INT, header_buf[myordering + 1],
 279                  tag, comm);
 280       }
 281
 282       /* (receive, reduce), and send data */
 283       if (header_buf[myordering + 1] == -1) {
 284         to = 0;
 285       } else {
 286         to = header_buf[myordering + 1];
 287       }
 288
 289       /* send only */
 290       if (myordering == 0) {
 291         for (i = 0; i < pipe_length; i++) {
 292             send_request_array[i]= Request::isend((char *)rbuf + (i * increment), segment, datatype, to, tag, comm);
 293         }
 294         Request::waitall((pipe_length), send_request_array, send_status_array);
 295       }
 296
 297       /* receive, reduce, and send */
 298       else {
 299         from = header_buf[myordering - 1];
 300         for (i = 0; i < pipe_length; i++) {
 301           recv_request_array[i]=Request::irecv(tmp_buf + (i * increment), segment, datatype, from, tag, comm);
 302         }
 303         for (i = 0; i < pipe_length; i++) {
 304           Request::wait(&recv_request_array[i], MPI_STATUS_IGNORE);
 305           if(op!=MPI_OP_NULL) op->apply( tmp_buf + (i * increment), (char *)rbuf + (i * increment),
 306                          &segment, datatype);
 307           send_request_array[i]=Request::isend((char *)rbuf + (i * increment), segment, datatype, to, tag, comm);
 308         }
 309         Request::waitall((pipe_length), send_request_array, send_status_array);
 310       }
 311     }                           /* non-root */
 312
 313     delete[] send_request_array;
 314     delete[] recv_request_array;
 315     delete[] send_status_array;
 316     delete[] recv_status_array;
 317
 318     //printf("node %d done\n",rank);
 319   }                             /* end pipeline */
 320
 321
 322   /* if root is not zero send root after finished
 323      this can be modified to make it faster by using logical src, dst.
 324    */
 325   if (root != 0) {
 326     if (rank == 0) {
 327       Request::send(rbuf, count, datatype, root, tag, comm);
 328     } else if (rank == root) {
 329       Request::recv(rbuf, count, datatype, 0, tag, comm, &status);
 330     }
 331   }
 332
 333
 334   /* when count is not divisible by block size, use default BCAST for the remainder */
 335   if ((remainder != 0) && (count > segment)) {
 336     Coll_reduce_default::reduce((char*)buf + (pipe_length * increment), (char*)rbuf + (pipe_length * increment),
 337                                 remainder, datatype, op, root, comm);
 338   }
 339
 340   smpi_free_tmp_buffer(tmp_buf);
 341
 342   return MPI_SUCCESS;
 343 }
 344 }
 345 }