src/kernel/routing/DragonflyZone.cpp

   1 /* Copyright (c) 2014-2017. 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, std::string 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(ClusterCreationArgs* 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   try {
  63     this->numGroups_ = std::stoi(tmp[0]);
  64   } catch (std::invalid_argument& ia) {
  65     throw std::invalid_argument(std::string("Invalid number of groups:") + tmp[0]);
  66   }
  67
  68   try {
  69     this->numLinksBlue_ = std::stoi(tmp[1]);
  70   } catch (std::invalid_argument& ia) {
  71     throw std::invalid_argument(std::string("Invalid number of links for the blue level:") + tmp[1]);
  72   }
  73   // Black network : number of chassis/group, number of links between each router on the black network
  74   boost::split(tmp, parameters[1], boost::is_any_of(","));
  75   if (tmp.size() != 2) {
  76     surf_parse_error("Dragonfly topologies are defined by 3 levels with 2 elements each, and one with one element");
  77   }
  78
  79   try {
  80     this->numChassisPerGroup_ = std::stoi(tmp[0]);
  81   } catch (std::invalid_argument& ia) {
  82     throw std::invalid_argument(std::string("Invalid number of groups:") + tmp[0]);
  83   }
  84
  85   try {
  86     this->numLinksBlack_ = std::stoi(tmp[1]);
  87   } catch (std::invalid_argument& ia) {
  88     throw std::invalid_argument(std::string("Invalid number of links for the black level:") + tmp[1]);
  89   }
  90
  91   // Green network : number of blades/chassis, number of links between each router on the green network
  92   boost::split(tmp, parameters[2], boost::is_any_of(","));
  93   if (tmp.size() != 2) {
  94     surf_parse_error("Dragonfly topologies are defined by 3 levels with 2 elements each, and one with one element");
  95   }
  96
  97   try {
  98     this->numBladesPerChassis_ = std::stoi(tmp[0]);
  99   } catch (std::invalid_argument& ia) {
 100     throw std::invalid_argument(std::string("Invalid number of groups:") + tmp[0]);
 101   }
 102
 103   try {
 104     this->numLinksGreen_ = std::stoi(tmp[1]);
 105   } catch (std::invalid_argument& ia) {
 106     throw std::invalid_argument(std::string("Invalid number of links for the green level:") + tmp[1]);
 107   }
 108
 109   // The last part of topo_parameters should be the number of nodes per blade
 110   try {
 111     this->numNodesPerBlade_ = std::stoi(parameters[3]);
 112   } catch (std::invalid_argument& ia) {
 113     throw std::invalid_argument(std::string("Last parameter is not the amount of nodes per blade:") + parameters[3]);
 114   }
 115
 116   this->cluster_ = cluster;
 117 }
 118
 119 /*
 120 * Generate the cluster once every node is created
 121 */
 122 void DragonflyZone::seal()
 123 {
 124   if (this->numNodesPerBlade_ == 0) {
 125     return;
 126   }
 127
 128   this->generateRouters();
 129   this->generateLinks();
 130 }
 131
 132 DragonflyRouter::DragonflyRouter(int group, int chassis, int blade) : group_(group), chassis_(chassis), blade_(blade)
 133 {
 134 }
 135
 136 DragonflyRouter::~DragonflyRouter()
 137 {
 138   if (this->myNodes_ != nullptr)
 139     xbt_free(myNodes_);
 140   if (this->greenLinks_ != nullptr)
 141     xbt_free(greenLinks_);
 142   if (this->blackLinks_ != nullptr)
 143     xbt_free(blackLinks_);
 144   if (this->blueLinks_ != nullptr)
 145     xbt_free(blueLinks_);
 146 }
 147
 148 void DragonflyZone::generateRouters()
 149 {
 150   this->routers_ = static_cast<DragonflyRouter**>(xbt_malloc0(this->numGroups_ * this->numChassisPerGroup_ *
 151                                                               this->numBladesPerChassis_ * sizeof(DragonflyRouter*)));
 152
 153   for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_; i++) {
 154     for (unsigned int j = 0; j < this->numChassisPerGroup_; j++) {
 155       for (unsigned int k = 0; k < this->numBladesPerChassis_; k++) {
 156         DragonflyRouter* router = new DragonflyRouter(i, j, k);
 157         this->routers_[i * this->numChassisPerGroup_ * this->numBladesPerChassis_ + j * this->numBladesPerChassis_ +
 158                        k] = router;
 159       }
 160     }
 161   }
 162 }
 163
 164 void DragonflyZone::createLink(std::string id, int numlinks, surf::LinkImpl** linkup, surf::LinkImpl** linkdown)
 165 {
 166   *linkup   = nullptr;
 167   *linkdown = nullptr;
 168   LinkCreationArgs linkTemplate;
 169   linkTemplate.bandwidth = this->cluster_->bw * numlinks;
 170   linkTemplate.latency   = this->cluster_->lat;
 171   linkTemplate.policy    = this->cluster_->sharing_policy; // sthg to do with that ?
 172   linkTemplate.id        = id;
 173   sg_platf_new_link(&linkTemplate);
 174   XBT_DEBUG("Generating link %s", id.c_str());
 175   surf::LinkImpl* link;
 176   std::string tmpID;
 177   if (this->cluster_->sharing_policy == SURF_LINK_FULLDUPLEX) {
 178     tmpID     = linkTemplate.id + "_UP";
 179     link      = surf::LinkImpl::byName(tmpID);
 180     *linkup   = link; // check link?
 181     tmpID     = linkTemplate.id + "_DOWN";
 182     link      = surf::LinkImpl::byName(tmpID);
 183     *linkdown = link; // check link ?
 184   } else {
 185     link      = surf::LinkImpl::byName(linkTemplate.id);
 186     *linkup   = link;
 187     *linkdown = link;
 188   }
 189 }
 190
 191 void DragonflyZone::generateLinks()
 192 {
 193   static int uniqueId = 0;
 194   surf::LinkImpl* linkup;
 195   surf::LinkImpl* linkdown;
 196
 197   unsigned int numRouters = this->numGroups_ * this->numChassisPerGroup_ * this->numBladesPerChassis_;
 198
 199   if (this->cluster_->sharing_policy == SURF_LINK_FULLDUPLEX)
 200     numLinksperLink_ = 2;
 201
 202   // Links from routers to their local nodes.
 203   for (unsigned int i = 0; i < numRouters; i++) {
 204     // allocate structures
 205     this->routers_[i]->myNodes_ = static_cast<surf::LinkImpl**>(
 206         xbt_malloc0(numLinksperLink_ * this->numNodesPerBlade_ * sizeof(surf::LinkImpl*)));
 207     this->routers_[i]->greenLinks_ =
 208         static_cast<surf::LinkImpl**>(xbt_malloc0(this->numBladesPerChassis_ * sizeof(surf::LinkImpl*)));
 209     this->routers_[i]->blackLinks_ =
 210         static_cast<surf::LinkImpl**>(xbt_malloc0(this->numChassisPerGroup_ * sizeof(surf::LinkImpl*)));
 211
 212     for (unsigned int j = 0; j < numLinksperLink_ * this->numNodesPerBlade_; j += numLinksperLink_) {
 213       std::string id = "local_link_from_router_"+ std::to_string(i) + "_to_node_" +
 214           std::to_string(j / numLinksperLink_) + "_" + std::to_string(uniqueId);
 215       this->createLink(id, 1, &linkup, &linkdown);
 216
 217       if (this->cluster_->sharing_policy == SURF_LINK_FULLDUPLEX) {
 218         this->routers_[i]->myNodes_[j]     = linkup;
 219         this->routers_[i]->myNodes_[j + 1] = linkdown;
 220       } else {
 221         this->routers_[i]->myNodes_[j] = linkup;
 222       }
 223       uniqueId++;
 224     }
 225   }
 226
 227   // Green links from routers to same chassis routers - alltoall
 228   for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_ * this->numChassisPerGroup_; i++) {
 229     for (unsigned int j = 0; j < this->numBladesPerChassis_; j++) {
 230       for (unsigned int k = j + 1; k < this->numBladesPerChassis_; k++) {
 231         std::string id = "green_link_in_chassis_" + std::to_string(i % numChassisPerGroup_) +"_between_routers_" +
 232             std::to_string(j) + "_and_" + std::to_string(k) + "_" + std::to_string(uniqueId);
 233         this->createLink(id, this->numLinksGreen_, &linkup, &linkdown);
 234
 235         this->routers_[i * numBladesPerChassis_ + j]->greenLinks_[k] = linkup;
 236         this->routers_[i * numBladesPerChassis_ + k]->greenLinks_[j] = linkdown;
 237         uniqueId++;
 238       }
 239     }
 240   }
 241
 242   // Black links from routers to same group routers - alltoall
 243   for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_; i++) {
 244     for (unsigned int j = 0; j < this->numChassisPerGroup_; j++) {
 245       for (unsigned int k = j + 1; k < this->numChassisPerGroup_; k++) {
 246         for (unsigned int l = 0; l < this->numBladesPerChassis_; l++) {
 247           std::string id = "black_link_in_group_" + std::to_string(i) + "_between_chassis_" + std::to_string(j) +
 248               "_and_" + std::to_string(k) +"_blade_" + std::to_string(l) + "_" + std::to_string(uniqueId);
 249           this->createLink(id, this->numLinksBlack_, &linkup, &linkdown);
 250
 251           this->routers_[i * numBladesPerChassis_ * numChassisPerGroup_ + j * numBladesPerChassis_ + l]
 252               ->blackLinks_[k] = linkup;
 253           this->routers_[i * numBladesPerChassis_ * numChassisPerGroup_ + k * numBladesPerChassis_ + l]
 254               ->blackLinks_[j] = linkdown;
 255           uniqueId++;
 256         }
 257       }
 258     }
 259   }
 260
 261   // Blue links between groups - Not all routers involved, only one per group is linked to others. Let's say router n of
 262   // each group is linked to group n.
 263   // FIXME: in reality blue links may be attached to several different routers
 264   for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_; i++) {
 265     for (unsigned int j = i + 1; j < this->numGroups_; j++) {
 266       unsigned int routernumi                = i * numBladesPerChassis_ * numChassisPerGroup_ + j;
 267       unsigned int routernumj                = j * numBladesPerChassis_ * numChassisPerGroup_ + i;
 268       this->routers_[routernumi]->blueLinks_ = static_cast<surf::LinkImpl**>(xbt_malloc0(sizeof(surf::LinkImpl*)));
 269       this->routers_[routernumj]->blueLinks_ = static_cast<surf::LinkImpl**>(xbt_malloc0(sizeof(surf::LinkImpl*)));
 270       std::string id = "blue_link_between_group_"+ std::to_string(i) +"_and_" + std::to_string(j) +"_routers_" +
 271           std::to_string(routernumi) + "_and_" + std::to_string(routernumj) + "_" + std::to_string(uniqueId);
 272       this->createLink(id, this->numLinksBlue_, &linkup, &linkdown);
 273
 274       this->routers_[routernumi]->blueLinks_[0] = linkup;
 275       this->routers_[routernumj]->blueLinks_[0] = linkdown;
 276       uniqueId++;
 277     }
 278   }
 279 }
 280
 281 void DragonflyZone::getLocalRoute(NetPoint* src, NetPoint* dst, sg_platf_route_cbarg_t route, double* latency)
 282 {
 283   // Minimal routing version.
 284   // TODO : non-minimal random one, and adaptive ?
 285
 286   if (dst->isRouter() || src->isRouter())
 287     return;
 288
 289   XBT_VERB("dragonfly getLocalRout from '%s'[%u] to '%s'[%u]", src->name().c_str(), src->id(), dst->name().c_str(),
 290            dst->id());
 291
 292   if ((src->id() == dst->id()) && hasLoopback_) {
 293     std::pair<surf::LinkImpl*, surf::LinkImpl*> info = privateLinks_.at(src->id() * linkCountPerNode_);
 294
 295     route->link_list->push_back(info.first);
 296     if (latency)
 297       *latency += info.first->latency();
 298     return;
 299   }
 300
 301   unsigned int myCoords[4];
 302   rankId_to_coords(src->id(), &myCoords);
 303   unsigned int targetCoords[4];
 304   rankId_to_coords(dst->id(), &targetCoords);
 305   XBT_DEBUG("src : %u group, %u chassis, %u blade, %u node", myCoords[0], myCoords[1], myCoords[2], myCoords[3]);
 306   XBT_DEBUG("dst : %u group, %u chassis, %u blade, %u node", targetCoords[0], targetCoords[1], targetCoords[2],
 307             targetCoords[3]);
 308
 309   DragonflyRouter* myRouter = routers_[myCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) +
 310                                        myCoords[1] * numBladesPerChassis_ + myCoords[2]];
 311   DragonflyRouter* targetRouter = routers_[targetCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) +
 312                                            targetCoords[1] * numBladesPerChassis_ + targetCoords[2]];
 313   DragonflyRouter* currentRouter = myRouter;
 314
 315   // node->router local link
 316   route->link_list->push_back(myRouter->myNodes_[myCoords[3] * numLinksperLink_]);
 317   if (latency)
 318     *latency += myRouter->myNodes_[myCoords[3] * numLinksperLink_]->latency();
 319
 320   if (hasLimiter_) { // limiter for sender
 321     std::pair<surf::LinkImpl*, surf::LinkImpl*> info = privateLinks_.at(src->id() * linkCountPerNode_ + hasLoopback_);
 322     route->link_list->push_back(info.first);
 323   }
 324
 325   if (targetRouter != myRouter) {
 326
 327     // are we on a different group ?
 328     if (targetRouter->group_ != currentRouter->group_) {
 329       // go to the router of our group connected to this one.
 330       if (currentRouter->blade_ != targetCoords[0]) {
 331         // go to the nth router in our chassis
 332         route->link_list->push_back(currentRouter->greenLinks_[targetCoords[0]]);
 333         if (latency)
 334           *latency += currentRouter->greenLinks_[targetCoords[0]]->latency();
 335         currentRouter = routers_[myCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) +
 336                                  myCoords[1] * numBladesPerChassis_ + targetCoords[0]];
 337       }
 338
 339       if (currentRouter->chassis_ != 0) {
 340         // go to the first chassis of our group
 341         route->link_list->push_back(currentRouter->blackLinks_[0]);
 342         if (latency)
 343           *latency += currentRouter->blackLinks_[0]->latency();
 344         currentRouter = routers_[myCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) + targetCoords[0]];
 345       }
 346
 347       // go to destination group - the only optical hop
 348       route->link_list->push_back(currentRouter->blueLinks_[0]);
 349       if (latency)
 350         *latency += currentRouter->blueLinks_[0]->latency();
 351       currentRouter = routers_[targetCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) + myCoords[0]];
 352     }
 353
 354     // same group, but same blade ?
 355     if (targetRouter->blade_ != currentRouter->blade_) {
 356       route->link_list->push_back(currentRouter->greenLinks_[targetCoords[2]]);
 357       if (latency)
 358         *latency += currentRouter->greenLinks_[targetCoords[2]]->latency();
 359       currentRouter = routers_[targetCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) + targetCoords[2]];
 360     }
 361
 362     // same blade, but same chassis ?
 363     if (targetRouter->chassis_ != currentRouter->chassis_) {
 364       route->link_list->push_back(currentRouter->blackLinks_[targetCoords[1]]);
 365       if (latency)
 366         *latency += currentRouter->blackLinks_[targetCoords[1]]->latency();
 367     }
 368   }
 369
 370   if (hasLimiter_) { // limiter for receiver
 371     std::pair<surf::LinkImpl*, surf::LinkImpl*> info = privateLinks_.at(dst->id() * linkCountPerNode_ + hasLoopback_);
 372     route->link_list->push_back(info.first);
 373   }
 374
 375   // router->node local link
 376   route->link_list->push_back(targetRouter->myNodes_[targetCoords[3] * numLinksperLink_ + numLinksperLink_ - 1]);
 377   if (latency)
 378     *latency += targetRouter->myNodes_[targetCoords[3] * numLinksperLink_ + numLinksperLink_ - 1]->latency();
 379 }
 380 }
 381 }
 382 } // namespace