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/NetPoint.hpp"
   8 #include "src/surf/network_interface.hpp"
   9
  10 #include <boost/algorithm/string/classification.hpp>
  11 #include <boost/algorithm/string/split.hpp>
  12 #include <string>
  13
  14 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(surf_route_cluster_dragonfly, surf_route_cluster, "Dragonfly Routing part of surf");
  15
  16 namespace simgrid {
  17 namespace kernel {
  18 namespace routing {
  19
  20 DragonflyZone::DragonflyZone(NetZone* father, const char* name) : ClusterZone(father, name)
  21 {
  22 }
  23
  24 DragonflyZone::~DragonflyZone()
  25 {
  26   if (this->routers_ != nullptr) {
  27     for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_ * this->numChassisPerGroup_ * this->numBladesPerChassis_; i++)
  28       delete (routers_[i]);
  29     xbt_free(routers_);
  30   }
  31 }
  32
  33 void DragonflyZone::rankId_to_coords(int rankId, unsigned int (*coords)[4])
  34 {
  35   // coords : group, chassis, blade, node
  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
  44 void DragonflyZone::parse_specific_arguments(sg_platf_cluster_cbarg_t cluster)
  45 {
  46   std::vector<std::string> parameters;
  47   std::vector<std::string> tmp;
  48   boost::split(parameters, cluster->topo_parameters, boost::is_any_of(";"));
  49
  50   // TODO : we have to check for zeros and negative numbers, or it might crash
  51   if (parameters.size() != 4) {
  52     surf_parse_error(
  53         "Dragonfly are defined by the number of groups, chassis per groups, blades per chassis, nodes per blade");
  54   }
  55
  56   // Blue network : number of groups, number of links between each group
  57   boost::split(tmp, parameters[0], boost::is_any_of(","));
  58   if (tmp.size() != 2) {
  59     surf_parse_error("Dragonfly topologies are defined by 3 levels with 2 elements each, and one with one element");
  60   }
  61
  62   this->numGroups_    = xbt_str_parse_int(tmp[0].c_str(), "Invalid number of groups: %s");
  63   this->numLinksBlue_ = xbt_str_parse_int(tmp[1].c_str(), "Invalid number of links for the blue level: %s");
  64
  65   // Black network : number of chassis/group, number of links between each router on the black network
  66   boost::split(tmp, parameters[1], boost::is_any_of(","));
  67   if (tmp.size() != 2) {
  68     surf_parse_error("Dragonfly topologies are defined by 3 levels with 2 elements each, and one with one element");
  69   }
  70
  71   this->numChassisPerGroup_ = xbt_str_parse_int(tmp[0].c_str(), "Invalid number of groups: %s");
  72   this->numLinksBlack_      = xbt_str_parse_int(tmp[1].c_str(), "Invalid number of links  for the black level: %s");
  73
  74   // Green network : number of blades/chassis, number of links between each router on the green network
  75   boost::split(tmp, parameters[2], boost::is_any_of(","));
  76   if (tmp.size() != 2) {
  77     surf_parse_error("Dragonfly topologies are defined by 3 levels with 2 elements each, and one with one element");
  78   }
  79
  80   this->numBladesPerChassis_ = xbt_str_parse_int(tmp[0].c_str(), "Invalid number of groups: %s");
  81   this->numLinksGreen_       = xbt_str_parse_int(tmp[1].c_str(), "Invalid number of links for the green level: %s");
  82
  83   // The last part of topo_parameters should be the number of nodes per blade
  84   this->numNodesPerBlade_ =
  85       xbt_str_parse_int(parameters[3].c_str(), "Last parameter is not the amount of nodes per blade: %s");
  86   this->cluster_ = cluster;
  87 }
  88
  89 /*
  90 * Generate the cluster once every node is created
  91 */
  92 void DragonflyZone::seal()
  93 {
  94   if (this->numNodesPerBlade_ == 0) {
  95     return;
  96   }
  97
  98   this->generateRouters();
  99   this->generateLinks();
 100 }
 101
 102 DragonflyRouter::DragonflyRouter(int group, int chassis, int blade) : group_(group), chassis_(chassis), blade_(blade)
 103 {
 104 }
 105
 106 DragonflyRouter::~DragonflyRouter()
 107 {
 108   if (this->myNodes_ != nullptr)
 109     xbt_free(myNodes_);
 110   if (this->greenLinks_ != nullptr)
 111     xbt_free(greenLinks_);
 112   if (this->blackLinks_ != nullptr)
 113     xbt_free(blackLinks_);
 114   if (this->blueLinks_ != nullptr)
 115     xbt_free(blueLinks_);
 116 }
 117
 118 void DragonflyZone::generateRouters()
 119 {
 120   this->routers_ = static_cast<DragonflyRouter**>(xbt_malloc0(this->numGroups_ * this->numChassisPerGroup_ *
 121                                                               this->numBladesPerChassis_ * sizeof(DragonflyRouter*)));
 122
 123   for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_; i++) {
 124     for (unsigned int j = 0; j < this->numChassisPerGroup_; j++) {
 125       for (unsigned int k = 0; k < this->numBladesPerChassis_; k++) {
 126         DragonflyRouter* router = new DragonflyRouter(i, j, k);
 127         this->routers_[i * this->numChassisPerGroup_ * this->numBladesPerChassis_ + j * this->numBladesPerChassis_ +
 128                        k] = router;
 129       }
 130     }
 131   }
 132 }
 133
 134 void DragonflyZone::createLink(std::string id, int numlinks, surf::LinkImpl** linkup, surf::LinkImpl** linkdown)
 135 {
 136   *linkup   = nullptr;
 137   *linkdown = nullptr;
 138   LinkCreationArgs linkTemplate;
 139   linkTemplate.bandwidth = this->cluster_->bw * numlinks;
 140   linkTemplate.latency   = this->cluster_->lat;
 141   linkTemplate.policy    = this->cluster_->sharing_policy; // sthg to do with that ?
 142   linkTemplate.id        = id;
 143   sg_platf_new_link(&linkTemplate);
 144   XBT_DEBUG("Generating link %s", id.c_str());
 145   surf::LinkImpl* link;
 146   std::string tmpID;
 147   if (this->cluster_->sharing_policy == SURF_LINK_FULLDUPLEX) {
 148     tmpID     = linkTemplate.id + "_UP";
 149     link      = surf::LinkImpl::byName(tmpID.c_str());
 150     *linkup   = link; // check link?
 151     tmpID     = linkTemplate.id + "_DOWN";
 152     link      = surf::LinkImpl::byName(tmpID.c_str());
 153     *linkdown = link; // check link ?
 154   } else {
 155     link      = surf::LinkImpl::byName(linkTemplate.id.c_str());
 156     *linkup   = link;
 157     *linkdown = link;
 158   }
 159 }
 160
 161 void DragonflyZone::generateLinks()
 162 {
 163   static int uniqueId = 0;
 164   surf::LinkImpl* linkup;
 165   surf::LinkImpl* linkdown;
 166
 167   unsigned int numRouters = this->numGroups_ * this->numChassisPerGroup_ * this->numBladesPerChassis_;
 168
 169   if (this->cluster_->sharing_policy == SURF_LINK_FULLDUPLEX)
 170     numLinksperLink_ = 2;
 171
 172   // Links from routers to their local nodes.
 173   for (unsigned int i = 0; i < numRouters; i++) {
 174     // allocate structures
 175     this->routers_[i]->myNodes_ = static_cast<surf::LinkImpl**>(
 176         xbt_malloc0(numLinksperLink_ * this->numNodesPerBlade_ * sizeof(surf::LinkImpl*)));
 177     this->routers_[i]->greenLinks_ =
 178         static_cast<surf::LinkImpl**>(xbt_malloc0(this->numBladesPerChassis_ * sizeof(surf::LinkImpl*)));
 179     this->routers_[i]->blackLinks_ =
 180         static_cast<surf::LinkImpl**>(xbt_malloc0(this->numChassisPerGroup_ * sizeof(surf::LinkImpl*)));
 181
 182     for (unsigned int j = 0; j < numLinksperLink_ * this->numNodesPerBlade_; j += numLinksperLink_) {
 183       std::string id = "local_link_from_router_"+ std::to_string(i) + "_to_node_" +
 184           std::to_string(j / numLinksperLink_) + "_" + std::to_string(uniqueId);
 185       this->createLink(id, 1, &linkup, &linkdown);
 186
 187       if (this->cluster_->sharing_policy == SURF_LINK_FULLDUPLEX) {
 188         this->routers_[i]->myNodes_[j]     = linkup;
 189         this->routers_[i]->myNodes_[j + 1] = linkdown;
 190       } else {
 191         this->routers_[i]->myNodes_[j] = linkup;
 192       }
 193       uniqueId++;
 194     }
 195   }
 196
 197   // Green links from routers to same chassis routers - alltoall
 198   for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_ * this->numChassisPerGroup_; i++) {
 199     for (unsigned int j = 0; j < this->numBladesPerChassis_; j++) {
 200       for (unsigned int k = j + 1; k < this->numBladesPerChassis_; k++) {
 201         std::string id = "green_link_in_chassis_" + std::to_string(i % numChassisPerGroup_) +"_between_routers_" +
 202             std::to_string(j) + "_and_" + std::to_string(k) + "_" + std::to_string(uniqueId);
 203         this->createLink(id, this->numLinksGreen_, &linkup, &linkdown);
 204
 205         this->routers_[i * numBladesPerChassis_ + j]->greenLinks_[k] = linkup;
 206         this->routers_[i * numBladesPerChassis_ + k]->greenLinks_[j] = linkdown;
 207         uniqueId++;
 208       }
 209     }
 210   }
 211
 212   // Black links from routers to same group routers - alltoall
 213   for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_; i++) {
 214     for (unsigned int j = 0; j < this->numChassisPerGroup_; j++) {
 215       for (unsigned int k = j + 1; k < this->numChassisPerGroup_; k++) {
 216         for (unsigned int l = 0; l < this->numBladesPerChassis_; l++) {
 217           std::string id = "black_link_in_group_" + std::to_string(i) + "_between_chassis_" + std::to_string(j) +
 218               "_and_" + std::to_string(k) +"_blade_" + std::to_string(l) + "_" + std::to_string(uniqueId);
 219           this->createLink(id, this->numLinksBlack_, &linkup, &linkdown);
 220
 221           this->routers_[i * numBladesPerChassis_ * numChassisPerGroup_ + j * numBladesPerChassis_ + l]
 222               ->blackLinks_[k] = linkup;
 223           this->routers_[i * numBladesPerChassis_ * numChassisPerGroup_ + k * numBladesPerChassis_ + l]
 224               ->blackLinks_[j] = linkdown;
 225           uniqueId++;
 226         }
 227       }
 228     }
 229   }
 230
 231   // Blue links between groups - Not all routers involved, only one per group is linked to others. Let's say router n of
 232   // each group is linked to group n.
 233   // FIXME: in reality blue links may be attached to several different routers
 234   for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_; i++) {
 235     for (unsigned int j = i + 1; j < this->numGroups_; j++) {
 236       unsigned int routernumi                = i * numBladesPerChassis_ * numChassisPerGroup_ + j;
 237       unsigned int routernumj                = j * numBladesPerChassis_ * numChassisPerGroup_ + i;
 238       this->routers_[routernumi]->blueLinks_ = static_cast<surf::LinkImpl**>(xbt_malloc0(sizeof(surf::LinkImpl*)));
 239       this->routers_[routernumj]->blueLinks_ = static_cast<surf::LinkImpl**>(xbt_malloc0(sizeof(surf::LinkImpl*)));
 240       std::string id = "blue_link_between_group_"+ std::to_string(i) +"_and_" + std::to_string(j) +"_routers_" +
 241           std::to_string(routernumi) + "_and_" + std::to_string(routernumj) + "_" + std::to_string(uniqueId);
 242       this->createLink(id, this->numLinksBlue_, &linkup, &linkdown);
 243
 244       this->routers_[routernumi]->blueLinks_[0] = linkup;
 245       this->routers_[routernumj]->blueLinks_[0] = linkdown;
 246       uniqueId++;
 247     }
 248   }
 249 }
 250
 251 void DragonflyZone::getLocalRoute(NetPoint* src, NetPoint* dst, sg_platf_route_cbarg_t route, double* latency)
 252 {
 253   // Minimal routing version.
 254   // TODO : non-minimal random one, and adaptive ?
 255
 256   if (dst->isRouter() || src->isRouter())
 257     return;
 258
 259   XBT_VERB("dragonfly getLocalRout from '%s'[%d] to '%s'[%d]", src->name().c_str(), src->id(), dst->name().c_str(),
 260            dst->id());
 261
 262   if ((src->id() == dst->id()) && hasLoopback_) {
 263     std::pair<surf::LinkImpl*, surf::LinkImpl*> info = privateLinks_.at(src->id() * linkCountPerNode_);
 264
 265     route->link_list->push_back(info.first);
 266     if (latency)
 267       *latency += info.first->latency();
 268     return;
 269   }
 270
 271   unsigned int myCoords[4];
 272   rankId_to_coords(src->id(), &myCoords);
 273   unsigned int targetCoords[4];
 274   rankId_to_coords(dst->id(), &targetCoords);
 275   XBT_DEBUG("src : %u group, %u chassis, %u blade, %u node", myCoords[0], myCoords[1], myCoords[2], myCoords[3]);
 276   XBT_DEBUG("dst : %u group, %u chassis, %u blade, %u node", targetCoords[0], targetCoords[1], targetCoords[2],
 277             targetCoords[3]);
 278
 279   DragonflyRouter* myRouter = routers_[myCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) +
 280                                        myCoords[1] * numBladesPerChassis_ + myCoords[2]];
 281   DragonflyRouter* targetRouter = routers_[targetCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) +
 282                                            targetCoords[1] * numBladesPerChassis_ + targetCoords[2]];
 283   DragonflyRouter* currentRouter = myRouter;
 284
 285   // node->router local link
 286   route->link_list->push_back(myRouter->myNodes_[myCoords[3] * numLinksperLink_]);
 287   if (latency)
 288     *latency += myRouter->myNodes_[myCoords[3] * numLinksperLink_]->latency();
 289
 290   if (hasLimiter_) { // limiter for sender
 291     std::pair<surf::LinkImpl*, surf::LinkImpl*> info = privateLinks_.at(src->id() * linkCountPerNode_ + hasLoopback_);
 292     route->link_list->push_back(info.first);
 293   }
 294
 295   if (targetRouter != myRouter) {
 296
 297     // are we on a different group ?
 298     if (targetRouter->group_ != currentRouter->group_) {
 299       // go to the router of our group connected to this one.
 300       if (currentRouter->blade_ != targetCoords[0]) {
 301         // go to the nth router in our chassis
 302         route->link_list->push_back(currentRouter->greenLinks_[targetCoords[0]]);
 303         if (latency)
 304           *latency += currentRouter->greenLinks_[targetCoords[0]]->latency();
 305         currentRouter = routers_[myCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) +
 306                                  myCoords[1] * numBladesPerChassis_ + targetCoords[0]];
 307       }
 308
 309       if (currentRouter->chassis_ != 0) {
 310         // go to the first chassis of our group
 311         route->link_list->push_back(currentRouter->blackLinks_[0]);
 312         if (latency)
 313           *latency += currentRouter->blackLinks_[0]->latency();
 314         currentRouter = routers_[myCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) + targetCoords[0]];
 315       }
 316
 317       // go to destination group - the only optical hop
 318       route->link_list->push_back(currentRouter->blueLinks_[0]);
 319       if (latency)
 320         *latency += currentRouter->blueLinks_[0]->latency();
 321       currentRouter = routers_[targetCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) + myCoords[0]];
 322     }
 323
 324     // same group, but same blade ?
 325     if (targetRouter->blade_ != currentRouter->blade_) {
 326       route->link_list->push_back(currentRouter->greenLinks_[targetCoords[2]]);
 327       if (latency)
 328         *latency += currentRouter->greenLinks_[targetCoords[2]]->latency();
 329       currentRouter = routers_[targetCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) + targetCoords[2]];
 330     }
 331
 332     // same blade, but same chassis ?
 333     if (targetRouter->chassis_ != currentRouter->chassis_) {
 334       route->link_list->push_back(currentRouter->blackLinks_[targetCoords[1]]);
 335       if (latency)
 336         *latency += currentRouter->blackLinks_[targetCoords[1]]->latency();
 337       currentRouter = routers_[targetCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) +
 338                                targetCoords[1] * numBladesPerChassis_ + targetCoords[2]];
 339     }
 340   }
 341
 342   if (hasLimiter_) { // limiter for receiver
 343     std::pair<surf::LinkImpl*, surf::LinkImpl*> info = privateLinks_.at(dst->id() * linkCountPerNode_ + hasLoopback_);
 344     route->link_list->push_back(info.first);
 345   }
 346
 347   // router->node local link
 348   route->link_list->push_back(targetRouter->myNodes_[targetCoords[3] * numLinksperLink_ + numLinksperLink_ - 1]);
 349   if (latency)
 350     *latency += targetRouter->myNodes_[targetCoords[3] * numLinksperLink_ + numLinksperLink_ - 1]->latency();
 351 }
 352 }
 353 }
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