examples/smpi/MM/2.5D_MM.c

   1 /*!
   2  * 2.5D Block Matrix Multiplication example
   3  *
   4  */
   5
   6 #include "Matrix_init.h"
   7 #include "Summa.h"
   8 #include "2.5D_MM.h"
   9 #include <stdlib.h>
  10 #include "xbt/log.h"
  11 #define CHECK_25D 1
  12
  13  XBT_LOG_NEW_DEFAULT_CATEGORY(25D_MM,
  14                              "Messages specific for this msg example");
  15
  16 double two_dot_five(
  17                     size_t m, size_t k, size_t n,
  18                     size_t Block_size, size_t group, size_t key,
  19                     size_t size_row, size_t size_col, size_t NB_groups ){
  20   double *a,  *b,  *c;
  21   double *res = NULL;
  22   /* Split the communicator into groups */
  23
  24   /* Find out my identity in the default communicator */
  25   int myrank;
  26   int NB_proc;
  27   int err;
  28   int useless = 0;
  29
  30
  31   double time, communication_time = 0;
  32   double start_time, end_time; //time mesure
  33   double end_time_intern; //time mesure
  34   double start_time_reduce, end_time_reduce; //time mesure
  35
  36   MPI_Comm my_world;
  37
  38   if ( group >= NB_groups ){
  39     XBT_DEBUG(
  40                 "Not enough group NB_groups : %zu my group id : %zu\n",
  41                 NB_groups, group);
  42     MPI_Comm_split(MPI_COMM_WORLD, 0, key, &my_world);
  43     return -1;
  44   }else{
  45     MPI_Comm_split(MPI_COMM_WORLD, 1, key, &my_world);
  46   }
  47
  48   MPI_Comm_size (my_world, &NB_proc);
  49
  50   if ( NB_proc < (int)(size_row*size_col*NB_groups) ){
  51     XBT_INFO(
  52                 "Not enough processors NB_proc : %d required : %zu\n",
  53                 NB_proc, size_row*size_col*NB_groups);
  54     return -1;
  55   }
  56
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  58
  59   MPI_Comm group_comm;
  60   MPI_Comm_split(my_world, group, key, &group_comm);
  61
  62   MPI_Comm_rank(group_comm, &myrank);
  63   MPI_Comm_size (group_comm, &NB_proc);
  64   /* for each group start the execution of his */
  65
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  67   NB_proc=size_row*size_col;
  68   size_t row = myrank / size_row;
  69   size_t col = myrank % size_row;
  70
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  73
  74   /*-------------------------Check some mandatory conditions------------------*/
  75   size_t NB_Block = k / Block_size;
  76   if ( k % Block_size != 0 ){
  77     XBT_INFO(
  78                 "The matrix size has to be proportionnal to the number\
  79                 of blocks: %zu\n", NB_Block);
  80     return -1;
  81   }
  82
  83   if ( size_row > NB_Block || size_col > NB_Block ){
  84     XBT_INFO(
  85                 "Number of blocks is too small compare to the number of"
  86                 " processors (%zu,%zu) in a row or a col (%zu)\n",
  87                 size_col, size_row, NB_Block);
  88     return -1;
  89   }
  90
  91   if ( NB_Block % size_row != 0 || NB_Block % size_col != 0){
  92     XBT_INFO("The number of Block by processor is not an %s",
  93                 "integer\n");
  94     return -1;
  95   }
  96
  97
  98
  99   if(row >= size_col || col >= size_row){
 100     XBT_INFO( "I'm useless bye!!! col: %zu row: %zu, "
 101                 "size_col: %zu , size_row: %zu \n",
 102                 col,row,size_col,size_row);
 103     useless = 1;
 104   }
 105
 106
 107   if(useless == 1){
 108     /*----------------------Prepare the Communication Layer-------------------*/
 109     /* add useless processor on a new color to execute the matrix
 110      * multiplication with the other processors*/
 111
 112     /* Split comm size_to row and column comms */
 113     MPI_Comm row_comm, col_comm, group_line;
 114     MPI_Comm_split(my_world, myrank, MPI_UNDEFINED, &group_line);
 115     /* color by row, rank by column */
 116     MPI_Comm_split(group_comm, size_row, MPI_UNDEFINED, &row_comm);
 117     /* color by column, rank by row */
 118     MPI_Comm_split(group_comm, size_col, MPI_UNDEFINED, &col_comm);
 119     /*------------------------Communication Layer can be used-----------------*/
 120
 121     return 0;
 122   }
 123   XBT_DEBUG( "I'm initialized col: %zu row: %zu, "
 124               "size_col: %zu , size_row: %zu, my rank: %d \n"
 125               ,col,row,size_col,size_row, myrank);
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 128
 129   /*------------------------Initialize the matrices---------------------------*/
 130
 131   /* think about a common interface
 132    *  int pdgemm( CblasRowMajor, CblasNoTrans, CblasNoTrans,
 133    *                 m, n, k, alpha, a, ia, ja, lda, b, ib, jb, ldb,
 134    *                 beta, c, ldc, Comm, rank );
 135    */
 136
 137   /*------------------------Prepare the Communication Layer-------------------*/
 138   /* Split comm size_to row and column comms */
 139   MPI_Comm row_comm, col_comm, group_line;
 140   MPI_Comm_split(my_world, myrank, group, &group_line);
 141   /* color by row, rank by column */
 142   MPI_Comm_split(group_comm, row, col, &row_comm);
 143   /* color by column, rank by row */
 144   MPI_Comm_split(group_comm, col, row, &col_comm);
 145   /*-------------------------Communication Layer can be used------------------*/
 146
 147   // matrix sizes
 148   m   = m   / size_col;
 149   n   = n   / size_row;
 150   size_t k_a = k / size_row;
 151   size_t k_b = k / size_col;
 152
 153
 154
 155   /*only on the group 0*/
 156   if( group == 0 ) {
 157     matrices_initialisation(&a, &b, &c, m, k_a, k_b, n, row, col);
 158     if( NB_groups > 1 ) res = malloc( sizeof(double)*m*n );
 159   } else matrices_allocation(&a, &b, &c, m, k_a, k_b, n);
 160
 161
 162   /*-------------------Configuration for Summa algorihtm--------------------*/
 163   /*--------------------Allocation of matrices block-------------------------*/
 164   double *a_Summa, *b_Summa;
 165   blocks_initialisation(&a_Summa, &b_Summa, m, Block_size, n);
 166
 167   /*--------------------Communication types for MPI--------------------------*/
 168   MPI_Datatype Block_a;
 169   MPI_Datatype Block_a_local;
 170   MPI_Datatype Block_b;
 171   MPI_Type_vector(m , Block_size, k_a, MPI_DOUBLE, &Block_a);
 172   MPI_Type_vector(m , Block_size, Block_size, MPI_DOUBLE, &Block_a_local);
 173   MPI_Type_vector(Block_size, n, n, MPI_DOUBLE, &Block_b);
 174   MPI_Type_commit(&Block_a);
 175   MPI_Type_commit(&Block_a_local);
 176   MPI_Type_commit(&Block_b);
 177   /*-------------Communication types for MPI are configured------------------*/
 178
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 181
 182   MPI_Barrier(my_world);
 183   start_time = MPI_Wtime();
 184   if( NB_groups > 1 ) {
 185     err = MPI_Bcast(a, m*k_a, MPI_DOUBLE, 0, group_line);
 186     if (err != MPI_SUCCESS) {
 187       perror("Error Bcast A\n");
 188       return -1;
 189     }
 190     err = MPI_Bcast(b, n*k_b, MPI_DOUBLE, 0, group_line);
 191     if (err != MPI_SUCCESS) {
 192       perror("Error Bcast B\n");
 193       return -1;
 194     }
 195     MPI_Barrier(my_world);
 196   }
 197   end_time_intern = MPI_Wtime();
 198   communication_time += start_time - end_time_intern;
 199
 200   XBT_INFO( "group %zu NB_block: %zu, NB_groups %zu\n"
 201               ,group,NB_Block, NB_groups);
 202   XBT_INFO(
 203               "m %zu,  k_a %zu,  k_b %zu,  n %zu,  Block_size %zu, "
 204               "group*NB_Block/NB_groups %zu, "
 205               "(group+1)*NB_Block/NB_groups %zu, row %zu,  col %zu,"
 206               "size_row %zu,  size_col %zu\n" ,
 207               m, k_a, k_b, n, Block_size,
 208               group*NB_Block/NB_groups, (group+1)*NB_Block/NB_groups,
 209               row, col, size_row, size_col);
 210
 211
 212   Summa( a, b, c, k_a, n, n, m, k_a, k_b, n, Block_size,
 213           group*NB_Block/NB_groups, (group+1)*NB_Block/NB_groups,
 214           row, col, size_row, size_col, a_Summa, b_Summa, Block_a,
 215           Block_a_local, Block_b, row_comm, col_comm, 0);
 216
 217   /*-------------------------End Summa algorihtm-----------------------------*/
 218
 219   MPI_Comm_rank(group_line, &myrank);
 220
 221   MPI_Barrier(my_world);
 222   start_time_reduce = MPI_Wtime();
 223   if( NB_groups > 1 ) {
 224     // a gather is better?
 225     err = MPI_Reduce(c, res, m*n, MPI_DOUBLE, MPI_SUM, 0, group_line);
 226     if (err != MPI_SUCCESS) {
 227       perror("Error Bcast A\n");
 228       return -1;
 229     }
 230   }else{
 231     double *swap= c;
 232     c = res;
 233     res=swap;
 234   }
 235   MPI_Barrier(my_world);
 236   end_time_reduce = MPI_Wtime();
 237
 238   MPI_Barrier(my_world);
 239   end_time = MPI_Wtime();
 240   time = start_time - end_time;
 241   double reduce_time = start_time_reduce - end_time_reduce;
 242   printf("communication time: %le reduce time: %le nanoseconds, "
 243          "total time: %le nanoseconds\n",communication_time,reduce_time,time);
 244   MPI_Barrier(my_world);
 245
 246 #if CHECK_25D
 247   if(myrank == 0)
 248     check_result(res, a, b, m, n, k_a, k_b, row, col, size_row, size_col);
 249 #endif
 250
 251   // close properly the pragram
 252
 253   MPI_Type_free(&Block_a);
 254   MPI_Type_free(&Block_a_local);
 255   MPI_Type_free(&Block_b);
 256
 257   free(a_Summa);
 258   free(b_Summa);
 259
 260
 261   free( a );
 262   free( b );
 263   if( NB_groups > 1 ) {
 264     free( c );
 265   }
 266   free(res);
 267
 268   MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);
 269   MPI_Comm_free(&my_world);
 270   MPI_Comm_free(&group_comm);
 271   MPI_Comm_free(&group_line);
 272   MPI_Comm_free(&row_comm);
 273   MPI_Comm_free(&col_comm);
 274   return 0;
 275 }
 276
 277
 278