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   if (parameters.size() != 4 || parameters.empty()) {
  51     surf_parse_error(
  52         "Dragonfly are defined by the number of groups, chassis per groups, blades per chassis, nodes per blade");
  53   }
  54
  55   // Blue network : number of groups, number of links between each group
  56   boost::split(tmp, parameters[0], boost::is_any_of(","));
  57   if (tmp.size() != 2) {
  58     surf_parse_error("Dragonfly topologies are defined by 3 levels with 2 elements each, and one with one element");
  59   }
  60
  61   try {
  62     this->numGroups_ = std::stoi(tmp[0]);
  63   } catch (std::invalid_argument& ia) {
  64     throw std::invalid_argument(std::string("Invalid number of groups:") + tmp[0]);
  65   }
  66
  67   try {
  68     this->numLinksBlue_ = std::stoi(tmp[1]);
  69   } catch (std::invalid_argument& ia) {
  70     throw std::invalid_argument(std::string("Invalid number of links for the blue level:") + tmp[1]);
  71   }
  72   // Black network : number of chassis/group, number of links between each router on the black network
  73   boost::split(tmp, parameters[1], boost::is_any_of(","));
  74   if (tmp.size() != 2) {
  75     surf_parse_error("Dragonfly topologies are defined by 3 levels with 2 elements each, and one with one element");
  76   }
  77
  78   try {
  79     this->numChassisPerGroup_ = std::stoi(tmp[0]);
  80   } catch (std::invalid_argument& ia) {
  81     throw std::invalid_argument(std::string("Invalid number of groups:") + tmp[0]);
  82   }
  83
  84   try {
  85     this->numLinksBlack_ = std::stoi(tmp[1]);
  86   } catch (std::invalid_argument& ia) {
  87     throw std::invalid_argument(std::string("Invalid number of links for the black level:") + tmp[1]);
  88   }
  89
  90   // Green network : number of blades/chassis, number of links between each router on the green network
  91   boost::split(tmp, parameters[2], boost::is_any_of(","));
  92   if (tmp.size() != 2) {
  93     surf_parse_error("Dragonfly topologies are defined by 3 levels with 2 elements each, and one with one element");
  94   }
  95
  96   try {
  97     this->numBladesPerChassis_ = std::stoi(tmp[0]);
  98   } catch (std::invalid_argument& ia) {
  99     throw std::invalid_argument(std::string("Invalid number of groups:") + tmp[0]);
 100   }
 101
 102   try {
 103     this->numLinksGreen_ = std::stoi(tmp[1]);
 104   } catch (std::invalid_argument& ia) {
 105     throw std::invalid_argument(std::string("Invalid number of links for the green level:") + tmp[1]);
 106   }
 107
 108   // The last part of topo_parameters should be the number of nodes per blade
 109   try {
 110     this->numNodesPerBlade_ = std::stoi(parameters[3]);
 111   } catch (std::invalid_argument& ia) {
 112     throw std::invalid_argument(std::string("Last parameter is not the amount of nodes per blade:") + parameters[3]);
 113   }
 114
 115   this->cluster_ = cluster;
 116 }
 117
 118 /*
 119 * Generate the cluster once every node is created
 120 */
 121 void DragonflyZone::seal()
 122 {
 123   if (this->numNodesPerBlade_ == 0) {
 124     return;
 125   }
 126
 127   this->generateRouters();
 128   this->generateLinks();
 129 }
 130
 131 DragonflyRouter::DragonflyRouter(int group, int chassis, int blade) : group_(group), chassis_(chassis), blade_(blade)
 132 {
 133 }
 134
 135 DragonflyRouter::~DragonflyRouter()
 136 {
 137   if (this->myNodes_ != nullptr)
 138     xbt_free(myNodes_);
 139   if (this->greenLinks_ != nullptr)
 140     xbt_free(greenLinks_);
 141   if (this->blackLinks_ != nullptr)
 142     xbt_free(blackLinks_);
 143   if (this->blueLinks_ != nullptr)
 144     xbt_free(blueLinks_);
 145 }
 146
 147 void DragonflyZone::generateRouters()
 148 {
 149   this->routers_ = static_cast<DragonflyRouter**>(xbt_malloc0(this->numGroups_ * this->numChassisPerGroup_ *
 150                                                               this->numBladesPerChassis_ * sizeof(DragonflyRouter*)));
 151
 152   for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_; i++) {
 153     for (unsigned int j = 0; j < this->numChassisPerGroup_; j++) {
 154       for (unsigned int k = 0; k < this->numBladesPerChassis_; k++) {
 155         DragonflyRouter* router = new DragonflyRouter(i, j, k);
 156         this->routers_[i * this->numChassisPerGroup_ * this->numBladesPerChassis_ + j * this->numBladesPerChassis_ +
 157                        k] = router;
 158       }
 159     }
 160   }
 161 }
 162
 163 void DragonflyZone::createLink(const std::string& id, int numlinks, surf::LinkImpl** linkup, surf::LinkImpl** linkdown)
 164 {
 165   *linkup   = nullptr;
 166   *linkdown = nullptr;
 167   LinkCreationArgs linkTemplate;
 168   linkTemplate.bandwidth = this->cluster_->bw * numlinks;
 169   linkTemplate.latency   = this->cluster_->lat;
 170   linkTemplate.policy    = this->cluster_->sharing_policy; // sthg to do with that ?
 171   linkTemplate.id        = id;
 172   sg_platf_new_link(&linkTemplate);
 173   XBT_DEBUG("Generating link %s", id.c_str());
 174   surf::LinkImpl* link;
 175   std::string tmpID;
 176   if (this->cluster_->sharing_policy == SURF_LINK_FULLDUPLEX) {
 177     tmpID     = linkTemplate.id + "_UP";
 178     link      = surf::LinkImpl::byName(tmpID);
 179     *linkup   = link; // check link?
 180     tmpID     = linkTemplate.id + "_DOWN";
 181     link      = surf::LinkImpl::byName(tmpID);
 182     *linkdown = link; // check link ?
 183   } else {
 184     link      = surf::LinkImpl::byName(linkTemplate.id);
 185     *linkup   = link;
 186     *linkdown = link;
 187   }
 188 }
 189
 190 void DragonflyZone::generateLinks()
 191 {
 192   static int uniqueId = 0;
 193   surf::LinkImpl* linkup;
 194   surf::LinkImpl* linkdown;
 195
 196   unsigned int numRouters = this->numGroups_ * this->numChassisPerGroup_ * this->numBladesPerChassis_;
 197
 198   if (this->cluster_->sharing_policy == SURF_LINK_FULLDUPLEX)
 199     numLinksperLink_ = 2;
 200
 201   // Links from routers to their local nodes.
 202   for (unsigned int i = 0; i < numRouters; i++) {
 203     // allocate structures
 204     this->routers_[i]->myNodes_ = static_cast<surf::LinkImpl**>(
 205         xbt_malloc0(numLinksperLink_ * this->numNodesPerBlade_ * sizeof(surf::LinkImpl*)));
 206     this->routers_[i]->greenLinks_ =
 207         static_cast<surf::LinkImpl**>(xbt_malloc0(this->numBladesPerChassis_ * sizeof(surf::LinkImpl*)));
 208     this->routers_[i]->blackLinks_ =
 209         static_cast<surf::LinkImpl**>(xbt_malloc0(this->numChassisPerGroup_ * sizeof(surf::LinkImpl*)));
 210
 211     for (unsigned int j = 0; j < numLinksperLink_ * this->numNodesPerBlade_; j += numLinksperLink_) {
 212       std::string id = "local_link_from_router_"+ std::to_string(i) + "_to_node_" +
 213           std::to_string(j / numLinksperLink_) + "_" + std::to_string(uniqueId);
 214       this->createLink(id, 1, &linkup, &linkdown);
 215
 216       if (this->cluster_->sharing_policy == SURF_LINK_FULLDUPLEX) {
 217         this->routers_[i]->myNodes_[j]     = linkup;
 218         this->routers_[i]->myNodes_[j + 1] = linkdown;
 219       } else {
 220         this->routers_[i]->myNodes_[j] = linkup;
 221       }
 222       uniqueId++;
 223     }
 224   }
 225
 226   // Green links from routers to same chassis routers - alltoall
 227   for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_ * this->numChassisPerGroup_; i++) {
 228     for (unsigned int j = 0; j < this->numBladesPerChassis_; j++) {
 229       for (unsigned int k = j + 1; k < this->numBladesPerChassis_; k++) {
 230         std::string id = "green_link_in_chassis_" + std::to_string(i % numChassisPerGroup_) +"_between_routers_" +
 231             std::to_string(j) + "_and_" + std::to_string(k) + "_" + std::to_string(uniqueId);
 232         this->createLink(id, this->numLinksGreen_, &linkup, &linkdown);
 233
 234         this->routers_[i * numBladesPerChassis_ + j]->greenLinks_[k] = linkup;
 235         this->routers_[i * numBladesPerChassis_ + k]->greenLinks_[j] = linkdown;
 236         uniqueId++;
 237       }
 238     }
 239   }
 240
 241   // Black links from routers to same group routers - alltoall
 242   for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_; i++) {
 243     for (unsigned int j = 0; j < this->numChassisPerGroup_; j++) {
 244       for (unsigned int k = j + 1; k < this->numChassisPerGroup_; k++) {
 245         for (unsigned int l = 0; l < this->numBladesPerChassis_; l++) {
 246           std::string id = "black_link_in_group_" + std::to_string(i) + "_between_chassis_" + std::to_string(j) +
 247               "_and_" + std::to_string(k) +"_blade_" + std::to_string(l) + "_" + std::to_string(uniqueId);
 248           this->createLink(id, this->numLinksBlack_, &linkup, &linkdown);
 249
 250           this->routers_[i * numBladesPerChassis_ * numChassisPerGroup_ + j * numBladesPerChassis_ + l]
 251               ->blackLinks_[k] = linkup;
 252           this->routers_[i * numBladesPerChassis_ * numChassisPerGroup_ + k * numBladesPerChassis_ + l]
 253               ->blackLinks_[j] = linkdown;
 254           uniqueId++;
 255         }
 256       }
 257     }
 258   }
 259
 260   // Blue links between groups - Not all routers involved, only one per group is linked to others. Let's say router n of
 261   // each group is linked to group n.
 262   // FIXME: in reality blue links may be attached to several different routers
 263   for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_; i++) {
 264     for (unsigned int j = i + 1; j < this->numGroups_; j++) {
 265       unsigned int routernumi                = i * numBladesPerChassis_ * numChassisPerGroup_ + j;
 266       unsigned int routernumj                = j * numBladesPerChassis_ * numChassisPerGroup_ + i;
 267       this->routers_[routernumi]->blueLinks_ = static_cast<surf::LinkImpl**>(xbt_malloc0(sizeof(surf::LinkImpl*)));
 268       this->routers_[routernumj]->blueLinks_ = static_cast<surf::LinkImpl**>(xbt_malloc0(sizeof(surf::LinkImpl*)));
 269       std::string id = "blue_link_between_group_"+ std::to_string(i) +"_and_" + std::to_string(j) +"_routers_" +
 270           std::to_string(routernumi) + "_and_" + std::to_string(routernumj) + "_" + std::to_string(uniqueId);
 271       this->createLink(id, this->numLinksBlue_, &linkup, &linkdown);
 272
 273       this->routers_[routernumi]->blueLinks_[0] = linkup;
 274       this->routers_[routernumj]->blueLinks_[0] = linkdown;
 275       uniqueId++;
 276     }
 277   }
 278 }
 279
 280 void DragonflyZone::getLocalRoute(NetPoint* src, NetPoint* dst, sg_platf_route_cbarg_t route, double* latency)
 281 {
 282   // Minimal routing version.
 283   // TODO : non-minimal random one, and adaptive ?
 284
 285   if (dst->isRouter() || src->isRouter())
 286     return;
 287
 288   XBT_VERB("dragonfly getLocalRout from '%s'[%u] to '%s'[%u]", src->name().c_str(), src->id(), dst->name().c_str(),
 289            dst->id());
 290
 291   if ((src->id() == dst->id()) && hasLoopback_) {
 292     std::pair<surf::LinkImpl*, surf::LinkImpl*> info = privateLinks_.at(nodePosition(src->id()));
 293
 294     route->link_list->push_back(info.first);
 295     if (latency)
 296       *latency += info.first->latency();
 297     return;
 298   }
 299
 300   unsigned int myCoords[4];
 301   rankId_to_coords(src->id(), &myCoords);
 302   unsigned int targetCoords[4];
 303   rankId_to_coords(dst->id(), &targetCoords);
 304   XBT_DEBUG("src : %u group, %u chassis, %u blade, %u node", myCoords[0], myCoords[1], myCoords[2], myCoords[3]);
 305   XBT_DEBUG("dst : %u group, %u chassis, %u blade, %u node", targetCoords[0], targetCoords[1], targetCoords[2],
 306             targetCoords[3]);
 307
 308   DragonflyRouter* myRouter = routers_[myCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) +
 309                                        myCoords[1] * numBladesPerChassis_ + myCoords[2]];
 310   DragonflyRouter* targetRouter = routers_[targetCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) +
 311                                            targetCoords[1] * numBladesPerChassis_ + targetCoords[2]];
 312   DragonflyRouter* currentRouter = myRouter;
 313
 314   // node->router local link
 315   route->link_list->push_back(myRouter->myNodes_[myCoords[3] * numLinksperLink_]);
 316   if (latency)
 317     *latency += myRouter->myNodes_[myCoords[3] * numLinksperLink_]->latency();
 318
 319   if (hasLimiter_) { // limiter for sender
 320     std::pair<surf::LinkImpl*, surf::LinkImpl*> info = privateLinks_.at(nodePositionWithLoopback(src->id()));
 321     route->link_list->push_back(info.first);
 322   }
 323
 324   if (targetRouter != myRouter) {
 325
 326     // are we on a different group ?
 327     if (targetRouter->group_ != currentRouter->group_) {
 328       // go to the router of our group connected to this one.
 329       if (currentRouter->blade_ != targetCoords[0]) {
 330         // go to the nth router in our chassis
 331         route->link_list->push_back(currentRouter->greenLinks_[targetCoords[0]]);
 332         if (latency)
 333           *latency += currentRouter->greenLinks_[targetCoords[0]]->latency();
 334         currentRouter = routers_[myCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) +
 335                                  myCoords[1] * numBladesPerChassis_ + targetCoords[0]];
 336       }
 337
 338       if (currentRouter->chassis_ != 0) {
 339         // go to the first chassis of our group
 340         route->link_list->push_back(currentRouter->blackLinks_[0]);
 341         if (latency)
 342           *latency += currentRouter->blackLinks_[0]->latency();
 343         currentRouter = routers_[myCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) + targetCoords[0]];
 344       }
 345
 346       // go to destination group - the only optical hop
 347       route->link_list->push_back(currentRouter->blueLinks_[0]);
 348       if (latency)
 349         *latency += currentRouter->blueLinks_[0]->latency();
 350       currentRouter = routers_[targetCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) + myCoords[0]];
 351     }
 352
 353     // same group, but same blade ?
 354     if (targetRouter->blade_ != currentRouter->blade_) {
 355       route->link_list->push_back(currentRouter->greenLinks_[targetCoords[2]]);
 356       if (latency)
 357         *latency += currentRouter->greenLinks_[targetCoords[2]]->latency();
 358       currentRouter = routers_[targetCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) + targetCoords[2]];
 359     }
 360
 361     // same blade, but same chassis ?
 362     if (targetRouter->chassis_ != currentRouter->chassis_) {
 363       route->link_list->push_back(currentRouter->blackLinks_[targetCoords[1]]);
 364       if (latency)
 365         *latency += currentRouter->blackLinks_[targetCoords[1]]->latency();
 366     }
 367   }
 368
 369   if (hasLimiter_) { // limiter for receiver
 370     std::pair<surf::LinkImpl*, surf::LinkImpl*> info = privateLinks_.at(nodePositionWithLoopback(dst->id()));
 371     route->link_list->push_back(info.first);
 372   }
 373
 374   // router->node local link
 375   route->link_list->push_back(targetRouter->myNodes_[targetCoords[3] * numLinksperLink_ + numLinksperLink_ - 1]);
 376   if (latency)
 377     *latency += targetRouter->myNodes_[targetCoords[3] * numLinksperLink_ + numLinksperLink_ - 1]->latency();
 378 }
 379 }
 380 }
 381 } // namespace