src/smpi/smpi_datatype.cpp

   1 /* smpi_datatype.cpp -- MPI primitives to handle datatypes                      */
   2 /* Copyright (c) 2009-2015. The SimGrid Team.
   3  * All rights reserved.                                                     */
   4
   5 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   6  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
   7
   8 #include "mc/mc.h"
   9 #include "private.h"
  10 #include "simgrid/modelchecker.h"
  11 #include <limits.h>
  12 #include <stdio.h>
  13 #include <stdlib.h>
  14 #include <string.h>
  15 #include <string>
  16 #include <unordered_map>
  17 #include <xbt/ex.hpp>
  18
  19 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(smpi_datatype, smpi, "Logging specific to SMPI (datatype)");
  20
  21 #define CREATE_MPI_DATATYPE(name, type)               \
  22   static Datatype mpi_##name (         \
  23     (char*) # name,                                   \
  24     sizeof(type),   /* size */                        \
  25     0,              /* lb */                          \
  26     sizeof(type),   /* ub = lb + size */              \
  27     DT_FLAG_BASIC  /* flags */                       \
  28   );                                                  \
  29 const MPI_Datatype name = &mpi_##name;
  30
  31 #define CREATE_MPI_DATATYPE_NULL(name)                \
  32   static Datatype mpi_##name (         \
  33     (char*) # name,                                   \
  34     0,              /* size */                        \
  35     0,              /* lb */                          \
  36     0,              /* ub = lb + size */              \
  37     DT_FLAG_BASIC  /* flags */                       \
  38   );                                                  \
  39 const MPI_Datatype name = &mpi_##name;
  40
  41 // Predefined data types
  42 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_CHAR, char);
  43 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_SHORT, short);
  44 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_INT, int);
  45 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_LONG, long);
  46 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_LONG_LONG, long long);
  47 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_SIGNED_CHAR, signed char);
  48 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_UNSIGNED_CHAR, unsigned char);
  49 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_UNSIGNED_SHORT, unsigned short);
  50 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_UNSIGNED, unsigned int);
  51 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_UNSIGNED_LONG, unsigned long);
  52 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_UNSIGNED_LONG_LONG, unsigned long long);
  53 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_FLOAT, float);
  54 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_DOUBLE, double);
  55 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_LONG_DOUBLE, long double);
  56 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_WCHAR, wchar_t);
  57 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_C_BOOL, bool);
  58 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_BYTE, int8_t);
  59 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_INT8_T, int8_t);
  60 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_INT16_T, int16_t);
  61 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_INT32_T, int32_t);
  62 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_INT64_T, int64_t);
  63 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_UINT8_T, uint8_t);
  64 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_UINT16_T, uint16_t);
  65 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_UINT32_T, uint32_t);
  66 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_UINT64_T, uint64_t);
  67 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_C_FLOAT_COMPLEX, float _Complex);
  68 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_C_DOUBLE_COMPLEX, double _Complex);
  69 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_C_LONG_DOUBLE_COMPLEX, long double _Complex);
  70 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_AINT, MPI_Aint);
  71 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_OFFSET, MPI_Offset);
  72
  73 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_FLOAT_INT, float_int);
  74 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_LONG_INT, long_int);
  75 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_DOUBLE_INT, double_int);
  76 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_SHORT_INT, short_int);
  77 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_2INT, int_int);
  78 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_2FLOAT, float_float);
  79 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_2DOUBLE, double_double);
  80 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_2LONG, long_long);
  81
  82 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_REAL, float);
  83 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_REAL4, float);
  84 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_REAL8, float);
  85 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_REAL16, double);
  86 CREATE_MPI_DATATYPE_NULL(MPI_COMPLEX8);
  87 CREATE_MPI_DATATYPE_NULL(MPI_COMPLEX16);
  88 CREATE_MPI_DATATYPE_NULL(MPI_COMPLEX32);
  89 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_INTEGER1, int);
  90 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_INTEGER2, int16_t);
  91 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_INTEGER4, int32_t);
  92 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_INTEGER8, int64_t);
  93 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_INTEGER16, integer128_t);
  94
  95 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_LONG_DOUBLE_INT, long_double_int);
  96
  97 CREATE_MPI_DATATYPE_NULL(MPI_UB);
  98 CREATE_MPI_DATATYPE_NULL(MPI_LB);
  99 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_PACKED, char);
 100 // Internal use only
 101 CREATE_MPI_DATATYPE(MPI_PTR, void*);
 102
 103 namespace simgrid{
 104 namespace smpi{
 105
 106 std::unordered_map<int, smpi_key_elem> Datatype::keyvals_;
 107 int Datatype::keyval_id_=0;
 108
 109 Datatype::Datatype(int size,MPI_Aint lb, MPI_Aint ub, int flags) : name_(nullptr), size_(size), lb_(lb), ub_(ub), flags_(flags), refcount_(1){
 110 #if HAVE_MC
 111   if(MC_is_active())
 112     MC_ignore(&(refcount_), sizeof(refcount_));
 113 #endif
 114 }
 115
 116 //for predefined types, so in_use = 0.
 117 Datatype::Datatype(char* name, int size,MPI_Aint lb, MPI_Aint ub, int flags) : name_(name), size_(size), lb_(lb), ub_(ub), flags_(flags), refcount_(0){
 118 #if HAVE_MC
 119   if(MC_is_active())
 120     MC_ignore(&(refcount_), sizeof(refcount_));
 121 #endif
 122 }
 123
 124 Datatype::Datatype(Datatype *datatype, int* ret) : name_(nullptr), lb_(datatype->lb_), ub_(datatype->ub_), flags_(datatype->flags_), refcount_(1)
 125 {
 126   flags_ &= ~DT_FLAG_PREDEFINED;
 127   *ret = MPI_SUCCESS;
 128   if(datatype->name_)
 129     name_ = xbt_strdup(datatype->name_);
 130
 131   if(!(datatype->attributes()->empty())){
 132     int flag;
 133     void* value_out;
 134     for(auto it = datatype->attributes()->begin(); it != datatype->attributes()->end(); it++){
 135       smpi_key_elem elem = keyvals_.at((*it).first);
 136
 137       if (elem != nullptr && elem->copy_fn.type_copy_fn != MPI_NULL_COPY_FN) {
 138         *ret = elem->copy_fn.type_copy_fn(datatype, (*it).first, nullptr, (*it).second, &value_out, &flag);
 139         if (*ret != MPI_SUCCESS) {
 140           break;
 141         }
 142         if (flag){
 143           elem->refcount++;
 144           attributes()->insert({(*it).first, value_out});
 145         }
 146       }
 147     }
 148   }
 149 }
 150
 151 Datatype::~Datatype(){
 152   xbt_assert(refcount_ >= 0);
 153
 154   if(flags_ & DT_FLAG_PREDEFINED)
 155     return;
 156
 157   //if still used, mark for deletion
 158   if(refcount_!=0){
 159       flags_ |=DT_FLAG_DESTROYED;
 160       return;
 161   }
 162
 163   cleanup_attr<Datatype>();
 164
 165   xbt_free(name_);
 166 }
 167
 168
 169 void Datatype::ref(){
 170
 171   refcount_++;
 172
 173 #if HAVE_MC
 174   if(MC_is_active())
 175     MC_ignore(&(refcount_), sizeof(refcount_));
 176 #endif
 177 }
 178
 179 void Datatype::unref(MPI_Datatype datatype)
 180 {
 181   if (datatype->refcount_ > 0)
 182     datatype->refcount_--;
 183
 184   if (datatype->refcount_ == 0  && !(datatype->flags_ & DT_FLAG_PREDEFINED))
 185     delete datatype;
 186
 187 #if HAVE_MC
 188   if(MC_is_active())
 189     MC_ignore(&(datatype->refcount_), sizeof(datatype->refcount_));
 190 #endif
 191 }
 192
 193 void Datatype::commit()
 194 {
 195   flags_ |= DT_FLAG_COMMITED;
 196 }
 197
 198
 199 bool Datatype::is_valid(){
 200   return (flags_ & DT_FLAG_COMMITED);
 201 }
 202
 203 size_t Datatype::size(){
 204   return size_;
 205 }
 206
 207 int Datatype::flags(){
 208   return flags_;
 209 }
 210
 211 int Datatype::refcount(){
 212   return refcount_;
 213 }
 214
 215 void Datatype::addflag(int flag){
 216   flags_ &= flag;
 217 }
 218
 219 MPI_Aint Datatype::lb(){
 220   return lb_;
 221 }
 222
 223 MPI_Aint Datatype::ub(){
 224   return ub_;
 225 }
 226
 227 char* Datatype::name(){
 228   return name_;
 229 }
 230
 231
 232 int Datatype::extent(MPI_Aint * lb, MPI_Aint * extent){
 233   *lb = lb_;
 234   *extent = ub_ - lb_;
 235   return MPI_SUCCESS;
 236 }
 237
 238 MPI_Aint Datatype::get_extent(){
 239   return ub_ - lb_;
 240 }
 241
 242 void Datatype::get_name(char* name, int* length){
 243   *length = strlen(name_);
 244   strncpy(name, name_, *length+1);
 245 }
 246
 247 void Datatype::set_name(char* name){
 248   if(name_!=nullptr &&  (flags_ & DT_FLAG_PREDEFINED) == 0)
 249     xbt_free(name_);
 250   name_ = xbt_strdup(name);
 251 }
 252
 253 int Datatype::pack(void* inbuf, int incount, void* outbuf, int outcount, int* position,MPI_Comm comm){
 254   if (outcount - *position < incount*static_cast<int>(size_))
 255     return MPI_ERR_BUFFER;
 256   Datatype::copy(inbuf, incount, this, static_cast<char*>(outbuf) + *position, outcount, MPI_CHAR);
 257   *position += incount * size_;
 258   return MPI_SUCCESS;
 259 }
 260
 261 int Datatype::unpack(void* inbuf, int insize, int* position, void* outbuf, int outcount,MPI_Comm comm){
 262   if (outcount*static_cast<int>(size_)> insize)
 263     return MPI_ERR_BUFFER;
 264   Datatype::copy(static_cast<char*>(inbuf) + *position, insize, MPI_CHAR, outbuf, outcount, this);
 265   *position += outcount * size_;
 266   return MPI_SUCCESS;
 267 }
 268
 269
 270 int Datatype::copy(void *sendbuf, int sendcount, MPI_Datatype sendtype,
 271                        void *recvbuf, int recvcount, MPI_Datatype recvtype){
 272   int count;
 273   if(smpi_privatize_global_variables){
 274     smpi_switch_data_segment(smpi_process_index());
 275   }
 276   /* First check if we really have something to do */
 277   if (recvcount > 0 && recvbuf != sendbuf) {
 278     sendcount *= sendtype->size();
 279     recvcount *= recvtype->size();
 280     count = sendcount < recvcount ? sendcount : recvcount;
 281
 282     if(!(sendtype->flags() & DT_FLAG_DERIVED) && !(recvtype->flags() & DT_FLAG_DERIVED)) {
 283       if(!smpi_process_get_replaying())
 284         memcpy(recvbuf, sendbuf, count);
 285     }
 286     else if (!(sendtype->flags() & DT_FLAG_DERIVED))
 287     {
 288       recvtype->unserialize( sendbuf, recvbuf, recvcount/recvtype->size(), MPI_REPLACE);
 289     }
 290     else if (!(recvtype->flags() & DT_FLAG_DERIVED))
 291     {
 292       sendtype->serialize(sendbuf, recvbuf, sendcount/sendtype->size());
 293     }else{
 294
 295       void * buf_tmp = xbt_malloc(count);
 296
 297       sendtype->serialize( sendbuf, buf_tmp,count/sendtype->size());
 298       recvtype->unserialize( buf_tmp, recvbuf,count/recvtype->size(), MPI_REPLACE);
 299
 300       xbt_free(buf_tmp);
 301     }
 302   }
 303
 304   return sendcount > recvcount ? MPI_ERR_TRUNCATE : MPI_SUCCESS;
 305 }
 306
 307 //Default serialization method : memcpy.
 308 void Datatype::serialize( void* noncontiguous_buf, void *contiguous_buf, int count){
 309   char* contiguous_buf_char = static_cast<char*>(contiguous_buf);
 310   char* noncontiguous_buf_char = static_cast<char*>(noncontiguous_buf)+lb_;
 311   memcpy(contiguous_buf_char, noncontiguous_buf_char, count*size_);
 312
 313 }
 314
 315 void Datatype::unserialize( void* contiguous_buf, void *noncontiguous_buf, int count, MPI_Op op){
 316   char* contiguous_buf_char = static_cast<char*>(contiguous_buf);
 317   char* noncontiguous_buf_char = static_cast<char*>(noncontiguous_buf)+lb_;
 318   int n=count;
 319   if(op!=MPI_OP_NULL)
 320     op->apply( contiguous_buf_char, noncontiguous_buf_char, &n, this);
 321 }
 322
 323 int Datatype::create_contiguous(int count, MPI_Datatype old_type, MPI_Aint lb, MPI_Datatype* new_type){
 324   if(old_type->flags_ & DT_FLAG_DERIVED){
 325     //handle this case as a hvector with stride equals to the extent of the datatype
 326     return create_hvector(count, 1, old_type->get_extent(), old_type, new_type);
 327   }
 328   if(count>0)
 329     *new_type = new Type_Contiguous(count * old_type->size(), lb, lb + count * old_type->size(),
 330                                    DT_FLAG_DERIVED, count, old_type);
 331   else
 332     *new_type = new Datatype(count * old_type->size(), lb, lb + count * old_type->size(),0);
 333   return MPI_SUCCESS;
 334 }
 335
 336 int Datatype::create_vector(int count, int block_length, int stride, MPI_Datatype old_type, MPI_Datatype* new_type)
 337 {
 338   int retval;
 339   if (block_length<0)
 340     return MPI_ERR_ARG;
 341   MPI_Aint lb = 0;
 342   MPI_Aint ub = 0;
 343   if(count>0){
 344     lb=old_type->lb();
 345     ub=((count-1)*stride+block_length-1)*old_type->get_extent()+old_type->ub();
 346   }
 347   if(old_type->flags() & DT_FLAG_DERIVED || stride != block_length){
 348     *new_type = new Type_Vector(count * (block_length) * old_type->size(), lb, ub,
 349                                    DT_FLAG_DERIVED, count, block_length, stride, old_type);
 350     retval=MPI_SUCCESS;
 351   }else{
 352     /* in this situation the data are contiguous thus it's not required to serialize and unserialize it*/
 353     *new_type = new Datatype(count * block_length * old_type->size(), 0, ((count -1) * stride + block_length)*
 354                          old_type->size(), DT_FLAG_CONTIGUOUS);
 355     retval=MPI_SUCCESS;
 356   }
 357   return retval;
 358 }
 359
 360
 361 int Datatype::create_hvector(int count, int block_length, MPI_Aint stride, MPI_Datatype old_type, MPI_Datatype* new_type)
 362 {
 363   int retval;
 364   if (block_length<0)
 365     return MPI_ERR_ARG;
 366   MPI_Aint lb = 0;
 367   MPI_Aint ub = 0;
 368   if(count>0){
 369     lb=old_type->lb();
 370     ub=((count-1)*stride)+(block_length-1)*old_type->get_extent()+old_type->ub();
 371   }
 372   if(old_type->flags() & DT_FLAG_DERIVED || stride != block_length*old_type->get_extent()){
 373     *new_type = new Type_Hvector(count * (block_length) * old_type->size(), lb, ub,
 374                                    DT_FLAG_DERIVED, count, block_length, stride, old_type);
 375     retval=MPI_SUCCESS;
 376   }else{
 377     /* in this situation the data are contiguous thus it's not required to serialize and unserialize it*/
 378     *new_type = new Datatype(count * block_length * old_type->size(), 0, count * block_length * old_type->size(), DT_FLAG_CONTIGUOUS);
 379     retval=MPI_SUCCESS;
 380   }
 381   return retval;
 382 }
 383
 384 int Datatype::create_indexed(int count, int* block_lengths, int* indices, MPI_Datatype old_type, MPI_Datatype* new_type){
 385   int size = 0;
 386   bool contiguous=true;
 387   MPI_Aint lb = 0;
 388   MPI_Aint ub = 0;
 389   if(count>0){
 390     lb=indices[0]*old_type->get_extent();
 391     ub=indices[0]*old_type->get_extent() + block_lengths[0]*old_type->ub();
 392   }
 393
 394   for (int i = 0; i < count; i++) {
 395     if (block_lengths[i] < 0)
 396       return MPI_ERR_ARG;
 397     size += block_lengths[i];
 398
 399     if(indices[i]*old_type->get_extent()+old_type->lb()<lb)
 400       lb = indices[i]*old_type->get_extent()+old_type->lb();
 401     if(indices[i]*old_type->get_extent()+block_lengths[i]*old_type->ub()>ub)
 402       ub = indices[i]*old_type->get_extent()+block_lengths[i]*old_type->ub();
 403
 404     if ( (i< count -1) && (indices[i]+block_lengths[i] != indices[i+1]) )
 405       contiguous=false;
 406   }
 407   if(old_type->flags_ & DT_FLAG_DERIVED)
 408     contiguous=false;
 409
 410   if(!contiguous){
 411     *new_type = new Type_Indexed(size * old_type->size(),lb,ub,
 412                                  DT_FLAG_DERIVED|DT_FLAG_DATA, count, block_lengths, indices, old_type);
 413   }else{
 414     Datatype::create_contiguous(size, old_type, lb, new_type);
 415   }
 416   return MPI_SUCCESS;
 417 }
 418
 419 int Datatype::create_hindexed(int count, int* block_lengths, MPI_Aint* indices, MPI_Datatype old_type, MPI_Datatype* new_type){
 420   int size = 0;
 421   bool contiguous=true;
 422   MPI_Aint lb = 0;
 423   MPI_Aint ub = 0;
 424   if(count>0){
 425     lb=indices[0] + old_type->lb();
 426     ub=indices[0] + block_lengths[0]*old_type->ub();
 427   }
 428   for (int i = 0; i < count; i++) {
 429     if (block_lengths[i] < 0)
 430       return MPI_ERR_ARG;
 431     size += block_lengths[i];
 432
 433     if(indices[i]+old_type->lb()<lb)
 434       lb = indices[i]+old_type->lb();
 435     if(indices[i]+block_lengths[i]*old_type->ub()>ub)
 436       ub = indices[i]+block_lengths[i]*old_type->ub();
 437
 438     if ( (i< count -1) && (indices[i]+block_lengths[i]*(static_cast<int>(old_type->size())) != indices[i+1]) )
 439       contiguous=false;
 440   }
 441   if (old_type->flags_ & DT_FLAG_DERIVED || lb!=0)
 442     contiguous=false;
 443
 444   if(!contiguous){
 445     *new_type = new Type_Hindexed(size * old_type->size(),lb,ub,
 446                                    DT_FLAG_DERIVED|DT_FLAG_DATA, count, block_lengths, indices, old_type);
 447   }else{
 448     Datatype::create_contiguous(size, old_type, lb, new_type);
 449   }
 450   return MPI_SUCCESS;
 451 }
 452
 453 int Datatype::create_struct(int count, int* block_lengths, MPI_Aint* indices, MPI_Datatype* old_types, MPI_Datatype* new_type){
 454   size_t size = 0;
 455   bool contiguous=true;
 456   size = 0;
 457   MPI_Aint lb = 0;
 458   MPI_Aint ub = 0;
 459   if(count>0){
 460     lb=indices[0] + old_types[0]->lb();
 461     ub=indices[0] + block_lengths[0]*old_types[0]->ub();
 462   }
 463   bool forced_lb=false;
 464   bool forced_ub=false;
 465   for (int i = 0; i < count; i++) {
 466     if (block_lengths[i]<0)
 467       return MPI_ERR_ARG;
 468     if (old_types[i]->flags_ & DT_FLAG_DERIVED)
 469       contiguous=false;
 470
 471     size += block_lengths[i]*old_types[i]->size();
 472     if (old_types[i]==MPI_LB){
 473       lb=indices[i];
 474       forced_lb=true;
 475     }
 476     if (old_types[i]==MPI_UB){
 477       ub=indices[i];
 478       forced_ub=true;
 479     }
 480
 481     if(!forced_lb && indices[i]+old_types[i]->lb()<lb)
 482       lb = indices[i];
 483     if(!forced_ub &&  indices[i]+block_lengths[i]*old_types[i]->ub()>ub)
 484       ub = indices[i]+block_lengths[i]*old_types[i]->ub();
 485
 486     if ( (i< count -1) && (indices[i]+block_lengths[i]*static_cast<int>(old_types[i]->size()) != indices[i+1]) )
 487       contiguous=false;
 488   }
 489   if(!contiguous){
 490     *new_type = new Type_Struct(size, lb,ub, DT_FLAG_DERIVED|DT_FLAG_DATA,
 491                                 count, block_lengths, indices, old_types);
 492   }else{
 493     Datatype::create_contiguous(size, MPI_CHAR, lb, new_type);
 494   }
 495   return MPI_SUCCESS;
 496 }
 497
 498 Datatype* Datatype::f2c(int id){
 499   return static_cast<Datatype*>(F2C::f2c(id));
 500 }
 501
 502
 503 }
 504 }
 505