examples/gras/pmm/pmm.c

   1 /* $Id$ */
   2 /* pmm - parallel matrix multiplication "double diffusion"                  */
   3
   4 /* Copyright (c) 2006 Ahmed Harbaoui.                                       */
   5 /* Copyright (c) 2006 Martin Quinson.                                       */
   6 /* All rights reserved.                                                     */
   7
   8 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   9  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
  10
  11 #include "gras.h"
  12 #include "xbt/matrix.h"
  13 #include "amok/hostmanagement.h"
  14
  15 #define PROC_MATRIX_SIZE 3
  16 #define NEIGHBOR_COUNT PROC_MATRIX_SIZE - 1
  17 #define SLAVE_COUNT (PROC_MATRIX_SIZE*PROC_MATRIX_SIZE)
  18
  19 #define DATA_MATRIX_SIZE 9
  20 const int submatrix_size = DATA_MATRIX_SIZE/PROC_MATRIX_SIZE;
  21
  22 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_CATEGORY(pmm,"Parallel Matrix Multiplication");
  23
  24 /* struct for recovering results */
  25 GRAS_DEFINE_TYPE(s_result,struct s_result {
  26   int linepos;
  27   int rowpos;
  28   xbt_matrix_t C GRAS_ANNOTE(subtype,double);
  29 });
  30 typedef struct s_result result_t;
  31
  32 /* struct to send initial data to slave */
  33 GRAS_DEFINE_TYPE(s_pmm_assignment,struct s_pmm_assignment {
  34   int linepos;
  35   int rowpos;
  36   xbt_host_t line[NEIGHBOR_COUNT];
  37   xbt_host_t row[NEIGHBOR_COUNT];
  38   xbt_matrix_t A GRAS_ANNOTE(subtype,double);
  39   xbt_matrix_t B GRAS_ANNOTE(subtype,double);
  40 });
  41 typedef struct s_pmm_assignment s_pmm_assignment_t;
  42
  43 /* register messages which may be sent (common to client and server) */
  44 static void register_messages(void) {
  45   gras_datadesc_type_t result_type;
  46   gras_datadesc_type_t pmm_assignment_type;
  47
  48   gras_datadesc_set_const("NEIGHBOR_COUNT",NEIGHBOR_COUNT);
  49   result_type=gras_datadesc_by_symbol(s_result);
  50   pmm_assignment_type=gras_datadesc_by_symbol(s_pmm_assignment);
  51
  52   /* receive a final result from slave */
  53   gras_msgtype_declare("result", result_type);
  54
  55   /* send from master to slave to assign a position and some data */
  56   gras_msgtype_declare("pmm_slave", pmm_assignment_type);
  57
  58   /* send data between slaves */
  59   gras_msgtype_declare("dataA", gras_datadesc_matrix(gras_datadesc_by_name("double"),NULL));
  60   gras_msgtype_declare("dataB", gras_datadesc_matrix(gras_datadesc_by_name("double"),NULL));
  61 }
  62
  63 /* Function prototypes */
  64 int slave (int argc,char *argv[]);
  65 int master (int argc,char *argv[]);
  66
  67
  68 /* **********************************************************************
  69  * master code
  70  * **********************************************************************/
  71
  72 /* Global private data */
  73 typedef struct {
  74   int nbr_row,nbr_line;
  75   int remaining_step;
  76   int remaining_ack;
  77 } master_data_t;
  78
  79
  80 int master (int argc,char *argv[]) {
  81
  82   int i;
  83
  84   xbt_matrix_t A,B,C;
  85   result_t result;
  86
  87   gras_socket_t from;
  88
  89   xbt_dynar_t hosts; /* group of slaves */
  90   xbt_host_t grid[SLAVE_COUNT]; /* The slaves as an array */
  91   gras_socket_t socket[SLAVE_COUNT]; /* sockets for brodcast to slaves */
  92
  93   /* Init the GRAS's infrastructure */
  94   gras_init(&argc, argv);
  95   amok_hm_init();
  96   register_messages();
  97
  98   /* Initialize data matrices */
  99   A = xbt_matrix_double_new_id(DATA_MATRIX_SIZE,DATA_MATRIX_SIZE);
 100   B = xbt_matrix_double_new_seq(DATA_MATRIX_SIZE,DATA_MATRIX_SIZE);
 101   C = xbt_matrix_double_new_zeros(DATA_MATRIX_SIZE,DATA_MATRIX_SIZE);
 102
 103   /* Create the connexions */
 104   gras_socket_server(atoi(argv[1]));
 105   hosts=amok_hm_group_new("pmm");
 106   INFO0("Wait for peers for 10 sec");
 107   gras_msg_handleall(10); /* friends, we're ready. Come and play */
 108   INFO1("Got %ld pals",xbt_dynar_length(hosts));
 109
 110   for (i=0;
 111        i<xbt_dynar_length(hosts) && i<SLAVE_COUNT;
 112        i++) {
 113
 114     xbt_dynar_get_cpy(hosts,i,&grid[i]);
 115     socket[i]=gras_socket_client(grid[i]->name,grid[i]->port);
 116     INFO2("Connected to %s:%d.",grid[i]->name,grid[i]->port);
 117   }
 118   xbt_assert2(i==SLAVE_COUNT,
 119               "Not enough slaves for this setting (got %d of %d). Change the deployment file",
 120               i,SLAVE_COUNT);
 121
 122   /* Kill surnumerous slaves */
 123   for (i=SLAVE_COUNT; i<xbt_dynar_length(hosts); ) {
 124     xbt_host_t h;
 125
 126     xbt_dynar_get_cpy(hosts,i,&h);
 127     amok_hm_kill_hp(h->name,h->port);
 128     free(h);
 129   }
 130
 131
 132   /* Assign job to slaves */
 133   int row=0, line=0;
 134   INFO0("XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX begin Multiplication");
 135   for(i=0 ; i<SLAVE_COUNT; i++){
 136     s_pmm_assignment_t assignment;
 137     int j,k;
 138
 139     assignment.linepos=line; // assigned line
 140     assignment.rowpos=row;   // assigned row
 141
 142     /* Neiborhood */
 143     for (j=0,k=0; j<PROC_MATRIX_SIZE; j++) {
 144       if (i != j*PROC_MATRIX_SIZE+(row)) {
 145          assignment.row[k] = grid[ j*PROC_MATRIX_SIZE+(row) ] ;
 146          k++;
 147       }
 148     }
 149     for (j=0,k=0; j<PROC_MATRIX_SIZE; j++) {
 150       if (i != (line)*PROC_MATRIX_SIZE+j) {
 151          assignment.line[k] =  grid[ (line)*PROC_MATRIX_SIZE+j ] ;
 152          k++;
 153       }
 154     }
 155
 156     assignment.A=xbt_matrix_new_sub(A,
 157                                     submatrix_size,submatrix_size,
 158                                     submatrix_size*line,submatrix_size*row,
 159                                     NULL);
 160     assignment.B=xbt_matrix_new_sub(B,
 161                                     submatrix_size,submatrix_size,
 162                                     submatrix_size*line,submatrix_size*row,
 163                                     NULL);
 164     row++;
 165     if (row >= PROC_MATRIX_SIZE) {
 166       row=0;
 167       line++;
 168     }
 169
 170     gras_msg_send(socket[i],gras_msgtype_by_name("pmm_slave"),&assignment);
 171     xbt_matrix_free(assignment.A);
 172     xbt_matrix_free(assignment.B);
 173   }
 174
 175   /* (have a rest while the slave perform the multiplication) */
 176
 177   /* Retrieve the results */
 178   for( i=0;i< SLAVE_COUNT;i++){
 179     gras_msg_wait(6000,gras_msgtype_by_name("result"),&from,&result);
 180     VERB2("%d slaves are done already. Waiting for %d",i+1, SLAVE_COUNT);
 181     xbt_matrix_copy_values(C,result.C,   submatrix_size,submatrix_size,
 182                            submatrix_size*result.linepos,
 183                            submatrix_size*result.rowpos,
 184                            0,0,NULL);
 185     xbt_matrix_free(result.C);
 186   }
 187   /*    end of gather   */
 188
 189   if (DATA_MATRIX_SIZE < 30) {
 190      INFO0 ("The Result of Multiplication is :");
 191      xbt_matrix_dump(C,"C:res",0,xbt_matrix_dump_display_double);
 192   } else {
 193      INFO1("Matrix size too big (%d>30) to be displayed here",DATA_MATRIX_SIZE);
 194   }
 195
 196   amok_hm_group_shutdown ("pmm");   /* Ok, we're out of here */
 197
 198   for(i=0; i<SLAVE_COUNT; i++) {
 199      gras_socket_close(socket[i]);
 200   }
 201
 202   xbt_matrix_free(A);
 203   xbt_matrix_free(B);
 204   xbt_matrix_free(C);
 205   gras_exit();
 206   return 0;
 207 } /* end_of_master */
 208
 209 /* **********************************************************************
 210  * slave code
 211  * **********************************************************************/
 212
 213 static int pmm_worker_cb(gras_msg_cb_ctx_t ctx, void *payload) {
 214   /* Recover my initialized Data and My Position*/
 215   s_pmm_assignment_t assignment = *(s_pmm_assignment_t*)payload;
 216   gras_socket_t master = gras_msg_cb_ctx_from(ctx);
 217
 218   xbt_ex_t e;
 219
 220   int step,l;
 221   xbt_matrix_t bA=xbt_matrix_new(submatrix_size,submatrix_size,
 222                                  sizeof(double),NULL);
 223   xbt_matrix_t bB=xbt_matrix_new(submatrix_size,submatrix_size,
 224                                  sizeof(double),NULL);
 225
 226   int myline,myrow;
 227   xbt_matrix_t mydataA,mydataB;
 228   xbt_matrix_t bC=xbt_matrix_double_new_zeros(submatrix_size,submatrix_size);
 229
 230   result_t result;
 231
 232   gras_socket_t from;  /* to exchange data with my neighbor */
 233
 234   /* sockets for brodcast to other slave */
 235   gras_socket_t socket_line[PROC_MATRIX_SIZE-1];
 236   gras_socket_t socket_row[PROC_MATRIX_SIZE-1];
 237   memset(socket_line,0,sizeof(socket_line));
 238   memset(socket_row,0,sizeof(socket_row));
 239
 240   int i;
 241
 242   gras_os_sleep(1); /* wait for my pals */
 243
 244   myline  = assignment.linepos;
 245   myrow   = assignment.rowpos;
 246   mydataA = assignment.A;
 247   mydataB = assignment.B;
 248
 249   INFO2("Receive my pos (%d,%d) and assignment",myline,myrow);
 250
 251   /* Get my neighborhood from the assignment message (skipping myself) */
 252   for (i=0 ; i<PROC_MATRIX_SIZE-1 ; i++){
 253     socket_line[i]=gras_socket_client(assignment.line[i]->name,
 254                                       assignment.line[i]->port);
 255     xbt_host_free(assignment.line[i]);
 256   }
 257   for (i=0 ; i<PROC_MATRIX_SIZE-1 ; i++){
 258     socket_row[i]=gras_socket_client(assignment.row[i]->name,
 259                                      assignment.row[i]->port);
 260     xbt_host_free(assignment.row[i]);
 261   }
 262
 263   for (step=0; step<PROC_MATRIX_SIZE;step++) {
 264
 265     /* a line brodcast */
 266     if(myline==step){
 267        INFO3("LINE: step(%d) = Myline(%d). Broadcast my data (myport=%d).",
 268              step,myline,gras_os_myport());
 269        for (l=0;l < PROC_MATRIX_SIZE-1 ;l++) {
 270           INFO2("LINE:   Send to %s:%d",
 271                 gras_socket_peer_name(socket_row[l]),
 272                 gras_socket_peer_port(socket_row[l]));
 273          gras_msg_send(socket_row[l],
 274                        gras_msgtype_by_name("dataB"),
 275                        &mydataB);
 276        }
 277
 278
 279        xbt_matrix_free(bB);
 280        bB = xbt_matrix_new_sub(mydataB,
 281                                submatrix_size,submatrix_size,
 282                                0,0,NULL);
 283     } else {
 284       TRY {
 285         xbt_matrix_free(bB);
 286         gras_msg_wait(600,gras_msgtype_by_name("dataB"),&from,&bB);
 287       } CATCH(e) {
 288         RETHROW0("Can't get a data message from line : %s");
 289       }
 290       INFO4("LINE: step(%d) <> Myline(%d). Receive data from %s:%d",step,myline,
 291             gras_socket_peer_name(from), gras_socket_peer_port(from));
 292     }
 293
 294     /* a row brodcast */
 295     if (myrow==step) {
 296        INFO2("ROW: step(%d)=myrow(%d). Broadcast my data",step,myrow);
 297        for (l=1;l < PROC_MATRIX_SIZE ; l++) {
 298           INFO2("ROW:   Send to %s:%d",
 299                 gras_socket_peer_name(socket_line[l-1]),
 300                 gras_socket_peer_port(socket_line[l-1]));
 301           gras_msg_send(socket_line[l-1],gras_msgtype_by_name("dataA"), &mydataA);
 302        }
 303        xbt_matrix_free(bA);
 304        bA = xbt_matrix_new_sub(mydataA,
 305                                submatrix_size,submatrix_size,
 306                                0,0,NULL);
 307     } else {
 308       TRY {
 309         xbt_matrix_free(bA);
 310         gras_msg_wait(1200,gras_msgtype_by_name("dataA"), &from,&bA);
 311       } CATCH(e) {
 312         RETHROW0("Can't get a data message from row : %s");
 313       }
 314       INFO3("ROW: step(%d)<>myrow(%d). Receive data from %s",step,myrow,
 315             gras_socket_peer_name(from));
 316     }
 317     xbt_matrix_double_addmult(bA,bB,bC);
 318
 319   };
 320
 321   /* send Result to master */
 322   result.C=bC;
 323   result.linepos=myline;
 324   result.rowpos=myrow;
 325
 326   TRY {
 327     gras_msg_send(master, gras_msgtype_by_name("result"),&result);
 328   } CATCH(e) {
 329     RETHROW0("Failed to send answer to server: %s");
 330   }
 331   INFO2(">>>>>>>> Result sent to %s:%d <<<<<<<<",
 332         gras_socket_peer_name(master),gras_socket_peer_port(master));
 333   /*  Free the allocated resources, and shut GRAS down */
 334
 335   xbt_matrix_free(bA);
 336   xbt_matrix_free(bB);
 337   xbt_matrix_free(bC);
 338
 339   xbt_matrix_free(mydataA);
 340   xbt_matrix_free(mydataB);
 341   gras_socket_close(master);
 342   gras_socket_close(from);
 343   /* FIXME: some are said to be unknown
 344   for (l=0; l < PROC_MATRIX_SIZE-1; l++) {
 345      if (socket_line[l])
 346        gras_socket_close(socket_line[l]);
 347      if (socket_row[l])
 348        gras_socket_close(socket_row[l]);
 349   }*/
 350
 351   return 1;
 352 }
 353
 354 int slave(int argc,char *argv[]) {
 355   gras_socket_t mysock;
 356   gras_socket_t master;
 357
 358   /* Init the GRAS's infrastructure */
 359   gras_init(&argc, argv);
 360   amok_hm_init();
 361
 362   /*  Register the known messages and my callback */
 363   register_messages();
 364   gras_cb_register(gras_msgtype_by_name("pmm_slave"),pmm_worker_cb);
 365
 366   /* Create the connexions */
 367   mysock = gras_socket_server_range(3000,9999,0,0);
 368   INFO1("Sensor starting (on port %d)",gras_os_myport());
 369   gras_os_sleep(2); /* let the master get ready */
 370   master = gras_socket_client_from_string(argv[1]);
 371
 372   /* Join and run the group */
 373   amok_hm_group_join(master,"pmm");
 374   amok_hm_mainloop(600);
 375
 376   /* housekeeping */
 377   gras_socket_close(mysock);
 378   //  gras_socket_close(master); Unknown
 379   gras_exit();
 380   return 0;
 381 } /* end_of_slave */