src/smpi/colls/alltoall/alltoall-3dmesh.cpp

   1 /* Copyright (c) 2013-2019. The SimGrid Team.
   2  * All rights reserved.                                                     */
   3
   4 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   5  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
   6
   7 #include "../colls_private.hpp"
   8 #include <cmath>
   9
  10 /*****************************************************************************
  11
  12  * Function: alltoall_3dmesh_shoot
  13
  14  * Return: int
  15
  16  * Inputs:
  17     send_buff: send input buffer
  18     send_count: number of elements to send
  19     send_type: data type of elements being sent
  20     recv_buff: receive output buffer
  21     recv_count: number of elements to received
  22     recv_type: data type of elements being received
  23     comm: communicator
  24
  25  * Descrp: Function realizes the alltoall operation using the 3dmesh
  26            algorithm. It actually performs allgather operation in x dimension,
  27            y dimension, then in z dimension. Each node then extracts the
  28            needed data. The communication in all dimension is simple.
  29
  30  * Auther: Ahmad Faraj
  31 ****************************************************************************/
  32
  33 static int alltoall_check_is_3dmesh(int num, int *i, int *j, int *k)
  34 {
  35   int x, max = num / 3;
  36   x = cbrt(num);
  37   *i = *j = *k = 0;
  38   while (x <= max) {
  39     if ((num % (x * x)) == 0) {
  40       *i = *j = x;
  41       *k = num / (x * x);
  42       return 1;
  43     }
  44     x++;
  45   }
  46   return 0;
  47 }
  48 namespace simgrid{
  49 namespace smpi{
  50 int Coll_alltoall_3dmesh::alltoall(const void *send_buff, int send_count,
  51                                     MPI_Datatype send_type,
  52                                     void *recv_buff, int recv_count,
  53                                     MPI_Datatype recv_type, MPI_Comm comm)
  54 {
  55   MPI_Aint extent;
  56   MPI_Status status;
  57   int i, j, src, dst, rank, num_procs, num_reqs, X, Y, Z, block_size, count;
  58   int my_z, two_dsize, my_row_base, my_col_base, my_z_base, src_row_base;
  59   int src_z_base, send_offset, recv_offset, tag = COLL_TAG_ALLTOALL;
  60
  61   char *tmp_buff1, *tmp_buff2;
  62
  63   rank = comm->rank();
  64   num_procs = comm->size();
  65   extent = send_type->get_extent();
  66
  67   if (not alltoall_check_is_3dmesh(num_procs, &X, &Y, &Z))
  68     return MPI_ERR_OTHER;
  69
  70   num_reqs = X;
  71   if (Y > X)
  72     num_reqs = Y;
  73   if (Z > Y)
  74     num_reqs = Z;
  75
  76   two_dsize = X * Y;
  77   my_z = rank / two_dsize;
  78
  79   my_row_base = (rank / X) * X;
  80   my_col_base = (rank % Y) + (my_z * two_dsize);
  81   my_z_base = my_z * two_dsize;
  82
  83   block_size = extent * send_count;
  84
  85   tmp_buff1 = (char *) smpi_get_tmp_sendbuffer(block_size * num_procs * two_dsize);
  86   tmp_buff2 = (char *) smpi_get_tmp_recvbuffer(block_size * two_dsize);
  87
  88   MPI_Status* statuses = new MPI_Status[num_reqs];
  89   MPI_Request* reqs    = new MPI_Request[num_reqs];
  90   MPI_Request* req_ptr = reqs;
  91
  92   recv_offset = (rank % two_dsize) * block_size * num_procs;
  93
  94   Request::sendrecv(send_buff, send_count * num_procs, send_type, rank, tag,
  95                tmp_buff1 + recv_offset, num_procs * recv_count,
  96                recv_type, rank, tag, comm, &status);
  97
  98   count = send_count * num_procs;
  99
 100   for (i = 0; i < Y; i++) {
 101     src = i + my_row_base;
 102     if (src == rank)
 103       continue;
 104     recv_offset = (src % two_dsize) * block_size * num_procs;
 105     *(req_ptr++) = Request::irecv(tmp_buff1 + recv_offset, count, recv_type, src, tag, comm);
 106   }
 107
 108   for (i = 0; i < Y; i++) {
 109     dst = i + my_row_base;
 110     if (dst == rank)
 111       continue;
 112     Request::send(send_buff, count, send_type, dst, tag, comm);
 113   }
 114
 115   Request::waitall(Y - 1, reqs, statuses);
 116   req_ptr = reqs;
 117
 118
 119   for (i = 0; i < X; i++) {
 120     src = (i * Y + my_col_base);
 121     if (src == rank)
 122       continue;
 123
 124     src_row_base = (src / X) * X;
 125
 126     recv_offset = (src_row_base % two_dsize) * block_size * num_procs;
 127     *(req_ptr++) = Request::irecv(tmp_buff1 + recv_offset, recv_count * num_procs * Y,
 128               recv_type, src, tag, comm);
 129   }
 130
 131   send_offset = (my_row_base % two_dsize) * block_size * num_procs;
 132   for (i = 0; i < X; i++) {
 133     dst = (i * Y + my_col_base);
 134     if (dst == rank)
 135       continue;
 136     Request::send(tmp_buff1 + send_offset, send_count * num_procs * Y, send_type,
 137              dst, tag, comm);
 138   }
 139
 140   Request::waitall(X - 1, reqs, statuses);
 141   req_ptr = reqs;
 142
 143   for (i = 0; i < two_dsize; i++) {
 144     send_offset = (rank * block_size) + (i * block_size * num_procs);
 145     recv_offset = (my_z_base * block_size) + (i * block_size);
 146     Request::sendrecv(tmp_buff1 + send_offset, send_count, send_type, rank, tag,
 147                  (char *) recv_buff + recv_offset, recv_count, recv_type,
 148                  rank, tag, comm, &status);
 149   }
 150
 151   for (i = 1; i < Z; i++) {
 152     src = (rank + i * two_dsize) % num_procs;
 153     src_z_base = (src / two_dsize) * two_dsize;
 154
 155     recv_offset = (src_z_base * block_size);
 156
 157     *(req_ptr++) = Request::irecv((char *) recv_buff + recv_offset, recv_count * two_dsize,
 158               recv_type, src, tag, comm);
 159   }
 160
 161   for (i = 1; i < Z; i++) {
 162     dst = (rank + i * two_dsize) % num_procs;
 163
 164     recv_offset = 0;
 165     for (j = 0; j < two_dsize; j++) {
 166       send_offset = (dst + j * num_procs) * block_size;
 167       Request::sendrecv(tmp_buff1 + send_offset, send_count, send_type,
 168                    rank, tag, tmp_buff2 + recv_offset, recv_count,
 169                    recv_type, rank, tag, comm, &status);
 170
 171       recv_offset += block_size;
 172     }
 173
 174     Request::send(tmp_buff2, send_count * two_dsize, send_type, dst, tag, comm);
 175
 176   }
 177
 178   Request::waitall(Z - 1, reqs, statuses);
 179
 180   delete[] reqs;
 181   delete[] statuses;
 182   smpi_free_tmp_buffer(tmp_buff1);
 183   smpi_free_tmp_buffer(tmp_buff2);
 184   return MPI_SUCCESS;
 185 }
 186 }
 187 }