teshsuite/smpi/mpich3-test/rma/linked_list_bench_lock_excl.c

   1 /* -*- Mode: C; c-basic-offset:4 ; indent-tabs-mode:nil ; -*- */
   2 /*
   3  *  (C) 2003 by Argonne National Laboratory.
   4  *      See COPYRIGHT in top-level directory.
   5  */
   6
   7 /*            MPI-3 distributed linked list construction example
   8  *            --------------------------------------------------
   9  *
  10  * Construct a distributed shared linked list using proposed MPI-3 dynamic
  11  * windows.  Initially process 0 creates the head of the list, attaches it to
  12  * the window, and broadcasts the pointer to all processes.  Each process p then
  13  * appends N new elements to the list when the tail reaches process p-1.
  14  */
  15
  16 #include <stdio.h>
  17 #include <stdlib.h>
  18 #include <mpi.h>
  19 #include <assert.h>
  20 #include "mpitest.h"
  21
  22 #ifdef HAVE_UNISTD_H
  23 #include <unistd.h>
  24 #endif
  25
  26 #define NUM_ELEMS 1000
  27 #define MAX_NPROBE nproc
  28 #define MIN_NPROBE 1
  29 #define ELEM_PER_ROW 16
  30
  31 #define MIN(X,Y) ((X < Y) ? (X) : (Y))
  32 #define MAX(X,Y) ((X > Y) ? (X) : (Y))
  33
  34 /* Linked list pointer */
  35 typedef struct {
  36     int rank;
  37     MPI_Aint disp;
  38 } llist_ptr_t;
  39
  40 /* Linked list element */
  41 typedef struct {
  42     int value;
  43     llist_ptr_t next;
  44 } llist_elem_t;
  45
  46 static const llist_ptr_t nil = { -1, (MPI_Aint) MPI_BOTTOM };
  47
  48 static const int verbose = 0;
  49 static const int print_perf = 0;
  50
  51 /* List of locally allocated list elements. */
  52 static llist_elem_t **my_elems = NULL;
  53 static int my_elems_size = 0;
  54 static int my_elems_count = 0;
  55
  56 /* Allocate a new shared linked list element */
  57 MPI_Aint alloc_elem(int value, MPI_Win win)
  58 {
  59     MPI_Aint disp;
  60     llist_elem_t *elem_ptr;
  61
  62     /* Allocate the new element and register it with the window */
  63     MPI_Alloc_mem(sizeof(llist_elem_t), MPI_INFO_NULL, &elem_ptr);
  64     elem_ptr->value = value;
  65     elem_ptr->next = nil;
  66     MPI_Win_attach(win, elem_ptr, sizeof(llist_elem_t));
  67
  68     /* Add the element to the list of local elements so we can free it later. */
  69     if (my_elems_size == my_elems_count) {
  70         my_elems_size += 100;
  71         my_elems = realloc(my_elems, my_elems_size * sizeof(void *));
  72     }
  73     my_elems[my_elems_count] = elem_ptr;
  74     my_elems_count++;
  75
  76     MPI_Get_address(elem_ptr, &disp);
  77     return disp;
  78 }
  79
  80 int main(int argc, char **argv)
  81 {
  82     int procid, nproc, i, j, my_nelem;
  83     int pollint = 0;
  84     double time;
  85     MPI_Win llist_win;
  86     llist_ptr_t head_ptr, tail_ptr;
  87
  88     MPI_Init(&argc, &argv);
  89
  90     MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &procid);
  91     MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &nproc);
  92
  93     MPI_Win_create_dynamic(MPI_INFO_NULL, MPI_COMM_WORLD, &llist_win);
  94
  95     /* Process 0 creates the head node */
  96     if (procid == 0)
  97         head_ptr.disp = alloc_elem(procid, llist_win);
  98
  99     /* Broadcast the head pointer to everyone */
 100     head_ptr.rank = 0;
 101     MPI_Bcast(&head_ptr.disp, 1, MPI_AINT, 0, MPI_COMM_WORLD);
 102     tail_ptr = head_ptr;
 103
 104     /* All processes append NUM_ELEMS elements to the list; rank 0 has already
 105      * appended an element. */
 106     if (procid == 0)
 107         i = 1;
 108     else
 109         i = 0;
 110     my_nelem = NUM_ELEMS / nproc;
 111     if (procid < NUM_ELEMS % nproc)
 112         my_nelem++;
 113
 114     MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);
 115     time = MPI_Wtime();
 116
 117     for (; i < my_nelem; i++) {
 118         llist_ptr_t new_elem_ptr;
 119         int success = 0;
 120
 121         MTEST_VG_MEM_INIT(&new_elem_ptr, sizeof(llist_ptr_t));
 122
 123         /* Create a new list element and register it with the window */
 124         new_elem_ptr.rank = procid;
 125         new_elem_ptr.disp = alloc_elem(procid, llist_win);
 126
 127         /* Append the new node to the list.  This might take multiple attempts if
 128          * others have already appended and our tail pointer is stale. */
 129         do {
 130             int flag;
 131
 132             /* The tail is at my left neighbor, append my element. */
 133             if (tail_ptr.rank == (procid + nproc - 1) % nproc) {
 134                 if (verbose)
 135                     printf("%d: Appending to <%d, %p>\n", procid, tail_ptr.rank,
 136                            (void *) tail_ptr.disp);
 137
 138                 MPI_Win_lock(MPI_LOCK_EXCLUSIVE, tail_ptr.rank, 0, llist_win);
 139 #if USE_ACC
 140                 MPI_Accumulate(&new_elem_ptr, sizeof(llist_ptr_t), MPI_BYTE, tail_ptr.rank,
 141                                (MPI_Aint) & (((llist_elem_t *) tail_ptr.disp)->next),
 142                                sizeof(llist_ptr_t), MPI_BYTE, MPI_REPLACE, llist_win);
 143 #else
 144                 MPI_Put(&new_elem_ptr, sizeof(llist_ptr_t), MPI_BYTE, tail_ptr.rank,
 145                         (MPI_Aint) & (((llist_elem_t *) tail_ptr.disp)->next), sizeof(llist_ptr_t),
 146                         MPI_BYTE, llist_win);
 147 #endif
 148                 MPI_Win_unlock(tail_ptr.rank, llist_win);
 149
 150                 success = 1;
 151                 tail_ptr = new_elem_ptr;
 152             }
 153
 154             /* Otherwise, chase the tail. */
 155             else {
 156                 llist_ptr_t next_tail_ptr;
 157
 158                 MPI_Win_lock(MPI_LOCK_EXCLUSIVE, tail_ptr.rank, 0, llist_win);
 159 #if USE_ACC
 160                 MPI_Get_accumulate(NULL, 0, MPI_DATATYPE_NULL, &next_tail_ptr,
 161                                    sizeof(llist_ptr_t), MPI_BYTE, tail_ptr.rank,
 162                                    (MPI_Aint) & (((llist_elem_t *) tail_ptr.disp)->next),
 163                                    sizeof(llist_ptr_t), MPI_BYTE, MPI_NO_OP, llist_win);
 164 #else
 165                 MPI_Get(&next_tail_ptr, sizeof(llist_ptr_t), MPI_BYTE, tail_ptr.rank,
 166                         (MPI_Aint) & (((llist_elem_t *) tail_ptr.disp)->next),
 167                         sizeof(llist_ptr_t), MPI_BYTE, llist_win);
 168 #endif
 169                 MPI_Win_unlock(tail_ptr.rank, llist_win);
 170
 171                 if (next_tail_ptr.rank != nil.rank) {
 172                     if (verbose)
 173                         printf("%d: Chasing to <%d, %p>\n", procid, next_tail_ptr.rank,
 174                                (void *) next_tail_ptr.disp);
 175                     tail_ptr = next_tail_ptr;
 176                     pollint = MAX(MIN_NPROBE, pollint / 2);
 177                 }
 178                 else {
 179                     for (j = 0; j < pollint; j++)
 180                         MPI_Iprobe(MPI_ANY_SOURCE, MPI_ANY_TAG, MPI_COMM_WORLD, &flag,
 181                                    MPI_STATUS_IGNORE);
 182
 183                     pollint = MIN(MAX_NPROBE, pollint * 2);
 184                 }
 185             }
 186         } while (!success);
 187     }
 188
 189     MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);
 190     time = MPI_Wtime() - time;
 191
 192     /* Traverse the list and verify that all processes inserted exactly the correct
 193      * number of elements. */
 194     if (procid == 0) {
 195         int errors = 0;
 196         int *counts, count = 0;
 197
 198         counts = (int *) malloc(sizeof(int) * nproc);
 199         assert(counts != NULL);
 200
 201         for (i = 0; i < nproc; i++)
 202             counts[i] = 0;
 203
 204         tail_ptr = head_ptr;
 205
 206         MPI_Win_lock_all(0, llist_win);
 207
 208         /* Walk the list and tally up the number of elements inserted by each rank */
 209         while (tail_ptr.disp != nil.disp) {
 210             llist_elem_t elem;
 211
 212             MPI_Get(&elem, sizeof(llist_elem_t), MPI_BYTE,
 213                     tail_ptr.rank, tail_ptr.disp, sizeof(llist_elem_t), MPI_BYTE, llist_win);
 214
 215             MPI_Win_flush(tail_ptr.rank, llist_win);
 216
 217             tail_ptr = elem.next;
 218
 219             assert(elem.value >= 0 && elem.value < nproc);
 220             counts[elem.value]++;
 221             count++;
 222
 223             if (verbose) {
 224                 int last_elem = tail_ptr.disp == nil.disp;
 225                 printf("%2d%s", elem.value, last_elem ? "" : " -> ");
 226                 if (count % ELEM_PER_ROW == 0 && !last_elem)
 227                     printf("\n");
 228             }
 229         }
 230
 231         MPI_Win_unlock_all(llist_win);
 232
 233         if (verbose)
 234             printf("\n\n");
 235
 236         /* Verify the counts we collected */
 237         for (i = 0; i < nproc; i++) {
 238             int expected;
 239
 240             expected = NUM_ELEMS / nproc;
 241             if (i < NUM_ELEMS % nproc)
 242                 expected++;
 243
 244             if (counts[i] != expected) {
 245                 printf("Error: Rank %d inserted %d elements, expected %d\n", i, counts[i],
 246                        expected);
 247                 errors++;
 248             }
 249         }
 250
 251         printf("%s\n", errors == 0 ? " No Errors" : "FAIL");
 252         free(counts);
 253     }
 254
 255     if (print_perf) {
 256         double max_time;
 257
 258         MPI_Reduce(&time, &max_time, 1, MPI_DOUBLE, MPI_MAX, 0, MPI_COMM_WORLD);
 259
 260         if (procid == 0) {
 261             printf("Total time = %0.2f sec, elem/sec = %0.2f, sec/elem = %0.2f usec\n", max_time,
 262                    NUM_ELEMS / max_time, max_time / NUM_ELEMS * 1.0e6);
 263         }
 264     }
 265
 266     MPI_Win_free(&llist_win);
 267
 268     /* Free all the elements in the list */
 269     for (; my_elems_count > 0; my_elems_count--)
 270         MPI_Free_mem(my_elems[my_elems_count - 1]);
 271
 272     MPI_Finalize();
 273     return 0;
 274 }