src/smpi/smpi_base.c

   1 #include "private.h"
   2 #include "xbt/time.h"
   3
   4 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(smpi_base, smpi,
   5                                 "Logging specific to SMPI (base)");
   6 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(smpi_base);
   7 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(smpi_bench);
   8 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(smpi_kernel);
   9 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(smpi_mpi);
  10 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(smpi_mpi_dt);
  11 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(smpi_coll);
  12 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(smpi_receiver);
  13 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(smpi_sender);
  14 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(smpi_util);
  15
  16 void smpi_process_init(int* argc, char*** argv) {
  17   int index;
  18   smpi_process_data_t data;
  19   smx_process_t proc;
  20
  21   proc = SIMIX_process_self();
  22   index = atoi((*argv)[1]);
  23   data = smpi_process_remote_data(index);
  24   SIMIX_process_set_data(proc, data);
  25   if (*argc > 2) {
  26     free((*argv)[1]);
  27     memmove(&(*argv)[1], &(*argv)[2], sizeof(char *) * (*argc - 2));
  28     (*argv)[(*argc) - 1] = NULL;
  29   }
  30   (*argc)--;
  31   DEBUG2("<%d> New process in the game: %p", index, proc);
  32 }
  33
  34 void smpi_process_destroy(void) {
  35   int index = smpi_process_index();
  36
  37   DEBUG1("<%d> Process left the game", index);
  38 }
  39
  40 /* MPI Low level calls */
  41 MPI_Request smpi_mpi_isend(void* buf, int count, MPI_Datatype datatype, int dst, int tag, MPI_Comm comm) {
  42   MPI_Request request;
  43
  44   request = xbt_new(s_smpi_mpi_request_t, 1);
  45   request->comm = comm;
  46   request->src = smpi_comm_rank(comm);
  47   request->dst = dst;
  48   request->tag = tag;
  49   request->size = smpi_datatype_size(datatype) * count;
  50   request->complete = 0;
  51   smpi_process_post_send(comm, request);
  52   request->pair = SIMIX_network_isend(request->rdv, request->size, -1.0, buf, request->size, request);
  53   return request;
  54 }
  55
  56 MPI_Request smpi_mpi_irecv(void* buf, int count, MPI_Datatype datatype, int src, int tag, MPI_Comm comm) {
  57   MPI_Request request;
  58
  59   request = xbt_new(s_smpi_mpi_request_t, 1);
  60   request->comm = comm;
  61   request->src = src;
  62   request->dst = smpi_comm_rank(comm);
  63   request->tag = tag;
  64   request->size = smpi_datatype_size(datatype) * count;
  65   request->complete = 0;
  66   smpi_process_post_recv(request);
  67   request->pair = SIMIX_network_irecv(request->rdv, buf, &request->size);
  68   return request;
  69 }
  70
  71 void smpi_mpi_recv(void* buf, int count, MPI_Datatype datatype, int src, int tag, MPI_Comm comm, MPI_Status* status) {
  72   MPI_Request request;
  73
  74   request = smpi_mpi_irecv(buf, count, datatype, src, tag, comm);
  75   smpi_mpi_wait(&request, status);
  76 }
  77
  78 void smpi_mpi_send(void* buf, int count, MPI_Datatype datatype, int src, int tag, MPI_Comm comm) {
  79   MPI_Request request;
  80
  81   request = smpi_mpi_isend(buf, count, datatype, src, tag, comm);
  82   smpi_mpi_wait(&request, MPI_STATUS_IGNORE);
  83 }
  84
  85 void smpi_mpi_sendrecv(void* sendbuf, int sendcount, MPI_Datatype sendtype, int dst, int sendtag, void* recvbuf, int recvcount, MPI_Datatype recvtype, int src, int recvtag, MPI_Comm comm, MPI_Status* status) {
  86   MPI_Request requests[2];
  87   MPI_Status stats[2];
  88
  89   requests[0] = smpi_mpi_isend(sendbuf, sendcount, sendtype, dst, sendtag, comm);
  90   requests[1] = smpi_mpi_irecv(recvbuf, recvcount, recvtype, src, recvtag, comm);
  91   smpi_mpi_waitall(2, requests, stats);
  92   if(status != MPI_STATUS_IGNORE) {
  93     // Copy receive status
  94     memcpy(status, &stats[1], sizeof(MPI_Status));
  95   }
  96 }
  97
  98 static void finish_wait(MPI_Request* request, MPI_Status* status) {
  99   MPI_Request data = (MPI_Request)SIMIX_communication_get_data((*request)->pair);
 100
 101   xbt_assert0(data != MPI_REQUEST_NULL, "Erroneous situation");
 102   if(status != MPI_STATUS_IGNORE) {
 103     status->MPI_SOURCE = (*request)->src;
 104     status->MPI_TAG = (*request)->tag;
 105     status->MPI_ERROR = MPI_SUCCESS;
 106   }
 107   DEBUG3("finishing wait for %p [data = %p, complete = %d]", *request, data, data->complete);
 108   // data == *request if sender is first to finish its wait
 109   // data != *request if receiver is first to finish its wait
 110   if(data->complete == 0) {
 111     // first arrives here
 112     data->complete = 1;
 113     if(data != *request) {
 114       // receveiver cleans its part
 115       xbt_free(*request);
 116     }
 117   } else {
 118     // second arrives here
 119     if(data != *request) {
 120       // receiver cleans everything
 121       xbt_free(data);
 122     }
 123     xbt_free(*request);
 124   }
 125   *request = MPI_REQUEST_NULL;
 126 }
 127
 128 int smpi_mpi_test(MPI_Request* request, MPI_Status* status) {
 129   MPI_Request data = (MPI_Request)SIMIX_communication_get_data((*request)->pair);
 130   int flag = data && data->complete == 1;
 131
 132   if(flag) {
 133     SIMIX_communication_destroy((*request)->pair);
 134     finish_wait(request, status);
 135   }
 136   return flag;
 137 }
 138
 139 int smpi_mpi_testany(int count, MPI_Request requests[], int* index, MPI_Status* status) {
 140   MPI_Request data;
 141   int i, flag;
 142
 143   *index = MPI_UNDEFINED;
 144   flag = 0;
 145   for(i = 0; i < count; i++) {
 146     if(requests[i] != MPI_REQUEST_NULL) {
 147       data = (MPI_Request)SIMIX_communication_get_data(requests[i]->pair);
 148       if(data != MPI_REQUEST_NULL && data->complete == 1) {
 149         SIMIX_communication_destroy(requests[i]->pair);
 150         finish_wait(&requests[i], status);
 151         *index = i;
 152         flag = 1;
 153         break;
 154       }
 155     }
 156   }
 157   return flag;
 158 }
 159
 160 void smpi_mpi_wait(MPI_Request* request, MPI_Status* status) {
 161   MPI_Request data = (MPI_Request)SIMIX_communication_get_data((*request)->pair);
 162
 163   DEBUG6("wait for request %p (%p: %p) [src = %d, dst = %d, tag = %d]",
 164          *request, (*request)->pair, data, (*request)->src, (*request)->dst, (*request)->tag);
 165   // data is null if receiver waits before sender enters the rdv
 166   if(data == MPI_REQUEST_NULL || data->complete == 0) {
 167     SIMIX_network_wait((*request)->pair, -1.0);
 168   } else {
 169     SIMIX_communication_destroy((*request)->pair);
 170   }
 171   finish_wait(request, status);
 172 }
 173
 174 int smpi_mpi_waitany(int count, MPI_Request requests[], MPI_Status* status) {
 175   xbt_dynar_t comms;
 176   MPI_Request data;
 177   int i, size, index;
 178   int* map;
 179
 180   index = MPI_UNDEFINED;
 181   if(count > 0) {
 182     // First check for already completed requests
 183     for(i = 0; i < count; i++) {
 184       if(requests[i] != MPI_REQUEST_NULL) {
 185         data = (MPI_Request)SIMIX_communication_get_data(requests[i]->pair);
 186         if(data != MPI_REQUEST_NULL && data->complete == 1) {
 187           index = i;
 188           SIMIX_communication_destroy(requests[index]->pair); // always succeeds (but cleans the simix layer)
 189           break;
 190         }
 191       }
 192     }
 193     if(index == MPI_UNDEFINED) {
 194       // Otherwise, wait for a request to complete
 195       comms = xbt_dynar_new(sizeof(smx_comm_t), NULL);
 196       map = xbt_new(int, count);
 197       size = 0;
 198       DEBUG0("Wait for one of");
 199       for(i = 0; i < count; i++) {
 200         if(requests[i] != MPI_REQUEST_NULL && requests[i]->complete == 0) {
 201          DEBUG4("   request %p [src = %d, dst = %d, tag = %d]",
 202                 requests[i], requests[i]->src, requests[i]->dst, requests[i]->tag);
 203           xbt_dynar_push(comms, &requests[i]->pair);
 204           map[size] = i;
 205           size++;
 206         }
 207       }
 208       if(size > 0) {
 209         index = SIMIX_network_waitany(comms);
 210         index = map[index];
 211       }
 212       xbt_free(map);
 213       xbt_dynar_free_container(&comms);
 214     }
 215     if(index != MPI_UNDEFINED) {
 216       finish_wait(&requests[index], status);
 217     }
 218   }
 219   return index;
 220 }
 221
 222 void smpi_mpi_waitall(int count, MPI_Request requests[],  MPI_Status status[]) {
 223   int index;
 224   MPI_Status stat;
 225
 226   while(count > 0) {
 227     index = smpi_mpi_waitany(count, requests, &stat);
 228     if(index == MPI_UNDEFINED) {
 229       break;
 230     }
 231     if(status != MPI_STATUS_IGNORE) {
 232       memcpy(&status[index], &stat, sizeof(stat));
 233     }
 234     // Move the last request to the found position
 235     requests[index] = requests[count - 1];
 236     requests[count - 1] = MPI_REQUEST_NULL;
 237     count--;
 238   }
 239 }
 240
 241 int smpi_mpi_waitsome(int incount, MPI_Request requests[], int* indices, MPI_Status status[]) {
 242   MPI_Request data;
 243   int i, count;
 244
 245   count = 0;
 246   for(i = 0; i < count; i++) {
 247     if(requests[i] != MPI_REQUEST_NULL) {
 248       data = (MPI_Request)SIMIX_communication_get_data(requests[i]->pair);
 249       if(data != MPI_REQUEST_NULL && data->complete == 1) {
 250         finish_wait(&requests[i], status != MPI_STATUS_IGNORE ? &status[i] : MPI_STATUS_IGNORE);
 251         indices[count] = i;
 252         count++;
 253       }
 254     }
 255   }
 256   return count;
 257 }
 258
 259 void smpi_mpi_bcast(void* buf, int count, MPI_Datatype datatype, int root, MPI_Comm comm) {
 260   // arity=2: a binary tree, arity=4 seem to be a good setting (see P2P-MPI))
 261   nary_tree_bcast(buf, count, datatype, root, comm, 4);
 262 }
 263
 264 void smpi_mpi_barrier(MPI_Comm comm) {
 265   // arity=2: a binary tree, arity=4 seem to be a good setting (see P2P-MPI))
 266   nary_tree_barrier(comm, 4);
 267 }
 268
 269 void smpi_mpi_gather(void* sendbuf, int sendcount, MPI_Datatype sendtype, void* recvbuf, int recvcount, MPI_Datatype recvtype, int root, MPI_Comm comm) {
 270   int system_tag = 666;
 271   int rank, size, src, index, sendsize, recvsize;
 272   MPI_Request* requests;
 273
 274   rank = smpi_comm_rank(comm);
 275   size = smpi_comm_size(comm);
 276   if(rank != root) {
 277     // Send buffer to root
 278     smpi_mpi_send(sendbuf, sendcount, sendtype, root, system_tag, comm);
 279   } else {
 280     sendsize = smpi_datatype_size(sendtype);
 281     recvsize = smpi_datatype_size(recvtype);
 282     // Local copy from root
 283     memcpy(&((char*)recvbuf)[root * recvcount * recvsize], sendbuf, sendcount * sendsize * sizeof(char));
 284     // Receive buffers from senders
 285     requests = xbt_new(MPI_Request, size - 1);
 286     index = 0;
 287     for(src = 0; src < size; src++) {
 288       if(src != root) {
 289         requests[index] = smpi_mpi_irecv(&((char*)recvbuf)[src * recvcount * recvsize], recvcount, recvtype, src, system_tag, comm);
 290         index++;
 291       }
 292     }
 293     // Wait for completion of irecv's.
 294     smpi_mpi_waitall(size - 1, requests, MPI_STATUS_IGNORE);
 295     xbt_free(requests);
 296   }
 297 }
 298
 299 void smpi_mpi_gatherv(void* sendbuf, int sendcount, MPI_Datatype sendtype, void* recvbuf, int* recvcounts, int* displs, MPI_Datatype recvtype, int root, MPI_Comm comm) {
 300   int system_tag = 666;
 301   int rank, size, src, index, sendsize;
 302   MPI_Request* requests;
 303
 304   rank = smpi_comm_rank(comm);
 305   size = smpi_comm_size(comm);
 306   if(rank != root) {
 307     // Send buffer to root
 308     smpi_mpi_send(sendbuf, sendcount, sendtype, root, system_tag, comm);
 309   } else {
 310     sendsize = smpi_datatype_size(sendtype);
 311     // Local copy from root
 312     memcpy(&((char*)recvbuf)[displs[root]], sendbuf, sendcount * sendsize * sizeof(char));
 313     // Receive buffers from senders
 314     requests = xbt_new(MPI_Request, size - 1);
 315     index = 0;
 316     for(src = 0; src < size; src++) {
 317       if(src != root) {
 318         requests[index] = smpi_mpi_irecv(&((char*)recvbuf)[displs[src]], recvcounts[src], recvtype, src, system_tag, comm);
 319         index++;
 320       }
 321     }
 322     // Wait for completion of irecv's.
 323     smpi_mpi_waitall(size - 1, requests, MPI_STATUS_IGNORE);
 324     xbt_free(requests);
 325   }
 326 }
 327
 328 void smpi_mpi_allgather(void* sendbuf, int sendcount, MPI_Datatype sendtype, void* recvbuf, int recvcount, MPI_Datatype recvtype, MPI_Comm comm) {
 329   int system_tag = 666;
 330   int rank, size, other, index, sendsize, recvsize;
 331   MPI_Request* requests;
 332
 333   rank = smpi_comm_rank(comm);
 334   size = smpi_comm_size(comm);
 335   sendsize = smpi_datatype_size(sendtype);
 336   recvsize = smpi_datatype_size(recvtype);
 337   // Local copy from self
 338   memcpy(&((char*)recvbuf)[rank * recvcount * recvsize], sendbuf, sendcount * sendsize * sizeof(char));
 339   // Send/Recv buffers to/from others;
 340   requests = xbt_new(MPI_Request, 2 * (size - 1));
 341   index = 0;
 342   for(other = 0; other < size; other++) {
 343     if(other != rank) {
 344       requests[index] = smpi_mpi_isend(sendbuf, sendcount, sendtype, other, system_tag, comm);
 345       index++;
 346       requests[index] = smpi_mpi_irecv(&((char*)recvbuf)[other * recvcount * recvsize], recvcount, recvtype, other, system_tag, comm);
 347       index++;
 348     }
 349   }
 350   // Wait for completion of all comms.
 351   smpi_mpi_waitall(2 * (size - 1), requests, MPI_STATUS_IGNORE);
 352   xbt_free(requests);
 353 }
 354
 355 void smpi_mpi_allgatherv(void* sendbuf, int sendcount, MPI_Datatype sendtype, void* recvbuf, int* recvcounts, int* displs, MPI_Datatype recvtype, MPI_Comm comm) {
 356   int system_tag = 666;
 357   int rank, size, other, index, sendsize, recvsize;
 358   MPI_Request* requests;
 359
 360   rank = smpi_comm_rank(comm);
 361   size = smpi_comm_size(comm);
 362   sendsize = smpi_datatype_size(sendtype);
 363   recvsize = smpi_datatype_size(recvtype);
 364   // Local copy from self
 365   memcpy(&((char*)recvbuf)[displs[rank]], sendbuf, sendcount * sendsize * sizeof(char));
 366   // Send buffers to others;
 367   requests = xbt_new(MPI_Request, 2 * (size - 1));
 368   index = 0;
 369   for(other = 0; other < size; other++) {
 370     if(other != rank) {
 371       requests[index] = smpi_mpi_isend(sendbuf, sendcount, sendtype, other, system_tag, comm);
 372       index++;
 373       requests[index] = smpi_mpi_irecv(&((char*)recvbuf)[displs[other]], recvcounts[other], recvtype, other, system_tag, comm);
 374       index++;
 375     }
 376   }
 377   // Wait for completion of all comms.
 378   smpi_mpi_waitall(2 * (size - 1), requests, MPI_STATUS_IGNORE);
 379   xbt_free(requests);
 380 }
 381
 382 void smpi_mpi_scatter(void* sendbuf, int sendcount, MPI_Datatype sendtype, void* recvbuf, int recvcount, MPI_Datatype recvtype, int root, MPI_Comm comm) {
 383   int system_tag = 666;
 384   int rank, size, dst, index, sendsize, recvsize;
 385   MPI_Request* requests;
 386
 387   rank = smpi_comm_rank(comm);
 388   size = smpi_comm_size(comm);
 389   if(rank != root) {
 390     // Recv buffer from root
 391     smpi_mpi_recv(recvbuf, recvcount, recvtype, root, system_tag, comm, MPI_STATUS_IGNORE);
 392   } else {
 393     sendsize = smpi_datatype_size(sendtype);
 394     recvsize = smpi_datatype_size(recvtype);
 395     // Local copy from root
 396     memcpy(recvbuf, &((char*)sendbuf)[root * sendcount * sendsize], recvcount * recvsize * sizeof(char));
 397     // Send buffers to receivers
 398     requests = xbt_new(MPI_Request, size - 1);
 399     index = 0;
 400     for(dst = 0; dst < size; dst++) {
 401       if(dst != root) {
 402         requests[index] = smpi_mpi_isend(&((char*)sendbuf)[dst * sendcount * sendsize], sendcount, sendtype, dst, system_tag, comm);
 403         index++;
 404       }
 405     }
 406     // Wait for completion of isend's.
 407     smpi_mpi_waitall(size - 1, requests, MPI_STATUS_IGNORE);
 408     xbt_free(requests);
 409   }
 410 }
 411
 412 void smpi_mpi_scatterv(void* sendbuf, int* sendcounts, int* displs, MPI_Datatype sendtype, void* recvbuf, int recvcount, MPI_Datatype recvtype, int root, MPI_Comm comm) {
 413   int system_tag = 666;
 414   int rank, size, dst, index, sendsize, recvsize;
 415   MPI_Request* requests;
 416
 417   rank = smpi_comm_rank(comm);
 418   size = smpi_comm_size(comm);
 419   if(rank != root) {
 420     // Recv buffer from root
 421     smpi_mpi_recv(recvbuf, recvcount, recvtype, root, system_tag, comm, MPI_STATUS_IGNORE);
 422   } else {
 423     sendsize = smpi_datatype_size(sendtype);
 424     recvsize = smpi_datatype_size(recvtype);
 425     // Local copy from root
 426     memcpy(recvbuf, &((char*)sendbuf)[displs[root]], recvcount * recvsize * sizeof(char));
 427     // Send buffers to receivers
 428     requests = xbt_new(MPI_Request, size - 1);
 429     index = 0;
 430     for(dst = 0; dst < size; dst++) {
 431       if(dst != root) {
 432         requests[index] = smpi_mpi_isend(&((char*)sendbuf)[displs[dst]], sendcounts[dst], sendtype, dst, system_tag, comm);
 433         index++;
 434       }
 435     }
 436     // Wait for completion of isend's.
 437     smpi_mpi_waitall(size - 1, requests, MPI_STATUS_IGNORE);
 438     xbt_free(requests);
 439   }
 440 }
 441
 442 void smpi_mpi_reduce(void* sendbuf, void* recvbuf, int count, MPI_Datatype datatype, MPI_Op op, int root, MPI_Comm comm) {
 443   int system_tag = 666;
 444   int rank, size, src, index, datasize;
 445   MPI_Request* requests;
 446   void** tmpbufs;
 447
 448   rank = smpi_comm_rank(comm);
 449   size = smpi_comm_size(comm);
 450   if(rank != root) {
 451     // Send buffer to root
 452     smpi_mpi_send(sendbuf, count, datatype, root, system_tag, comm);
 453   } else {
 454     datasize = smpi_datatype_size(datatype);
 455     // Local copy from root
 456     memcpy(recvbuf, sendbuf, count * datasize * sizeof(char));
 457     // Receive buffers from senders
 458     //TODO: make a MPI_barrier here ?
 459     requests = xbt_new(MPI_Request, size - 1);
 460     tmpbufs = xbt_new(void*, size - 1);
 461     index = 0;
 462     for(src = 0; src < size; src++) {
 463       if(src != root) {
 464         tmpbufs[index] = xbt_malloc(count * datasize);
 465         requests[index] = smpi_mpi_irecv(tmpbufs[index], count, datatype, src, system_tag, comm);
 466         index++;
 467       }
 468     }
 469     // Wait for completion of irecv's.
 470     for(src = 0; src < size - 1; src++) {
 471       index = smpi_mpi_waitany(size - 1, requests, MPI_STATUS_IGNORE);
 472       if(index == MPI_UNDEFINED) {
 473         break;
 474       }
 475       smpi_op_apply(op, tmpbufs[index], recvbuf, &count, &datatype);
 476     }
 477     for(index = 0; index < size - 1; index++) {
 478       xbt_free(tmpbufs[index]);
 479     }
 480     xbt_free(tmpbufs);
 481     xbt_free(requests);
 482   }
 483 }
 484
 485 void smpi_mpi_allreduce(void* sendbuf, void* recvbuf, int count, MPI_Datatype datatype, MPI_Op op, MPI_Comm comm) {
 486   smpi_mpi_reduce(sendbuf, recvbuf, count, datatype, op, 0, comm);
 487   smpi_mpi_bcast(recvbuf, count, datatype, 0, comm);
 488
 489 /*
 490 FIXME: buggy implementation
 491
 492   int system_tag = 666;
 493   int rank, size, other, index, datasize;
 494   MPI_Request* requests;
 495   void** tmpbufs;
 496
 497   rank = smpi_comm_rank(comm);
 498   size = smpi_comm_size(comm);
 499   datasize = smpi_datatype_size(datatype);
 500   // Local copy from self
 501   memcpy(recvbuf, sendbuf, count * datasize * sizeof(char));
 502   // Send/Recv buffers to/from others;
 503   //TODO: make a MPI_barrier here ?
 504   requests = xbt_new(MPI_Request, 2 * (size - 1));
 505   tmpbufs = xbt_new(void*, size - 1);
 506   index = 0;
 507   for(other = 0; other < size; other++) {
 508     if(other != rank) {
 509       tmpbufs[index / 2] = xbt_malloc(count * datasize);
 510       requests[index] = smpi_mpi_isend(sendbuf, count, datatype, other, system_tag, comm);
 511       requests[index + 1] = smpi_mpi_irecv(tmpbufs[index / 2], count, datatype, other, system_tag, comm);
 512       index += 2;
 513     }
 514   }
 515   // Wait for completion of all comms.
 516   for(other = 0; other < 2 * (size - 1); other++) {
 517     index = smpi_mpi_waitany(size - 1, requests, MPI_STATUS_IGNORE);
 518     if(index == MPI_UNDEFINED) {
 519       break;
 520     }
 521     if((index & 1) == 1) {
 522       // Request is odd: it's a irecv
 523       smpi_op_apply(op, tmpbufs[index / 2], recvbuf, &count, &datatype);
 524     }
 525   }
 526   for(index = 0; index < size - 1; index++) {
 527     xbt_free(tmpbufs[index]);
 528   }
 529   xbt_free(tmpbufs);
 530   xbt_free(requests);
 531 */
 532 }