src/surf/surf_routing_cluster_fat_tree.cpp

   1 #include "surf_routing_cluster_fat_tree.hpp"
   2 #include "xbt/lib.h"
   3
   4 #include <boost/algorithm/string/split.hpp>
   5 #include <boost/algorithm/string/classification.hpp>
   6 #include <iostream>
   7 #include <fstream>
   8
   9
  10
  11 AS_t model_fat_tree_cluster_create(void)
  12 {
  13   return new AsClusterFatTree();
  14 }
  15
  16 AsClusterFatTree::AsClusterFatTree() : levels(0) {}
  17
  18 AsClusterFatTree::~AsClusterFatTree() {
  19   for (unsigned int i = 0 ; i < this->nodes.size() ; i++) {
  20     delete this->nodes[i];
  21   }
  22 }
  23
  24 bool AsClusterFatTree::isInSubTree(FatTreeNode *root, FatTreeNode *node) {
  25   for (unsigned int i = 0 ; i < node->level ; i++) {
  26     if(root->label[i] != node->label[i]) {
  27       return false;
  28     }
  29   }
  30
  31   for (unsigned int i = root->level + 1 ; i < this->levels ; i++) {
  32     if(root->label[i] != node->label[i]) {
  33       return false;
  34     }
  35   }
  36   return true;
  37 }
  38
  39 void AsClusterFatTree::getRouteAndLatency(RoutingEdgePtr src,
  40                                           RoutingEdgePtr dst,
  41                                           sg_platf_route_cbarg_t into,
  42                                           double *latency) {
  43   FatTreeNode *source, *destination, *currentNode;
  44   std::vector<NetworkLink*> route;
  45   source = this->nodes.find(src->getId())->second;
  46   destination = this->nodes.find(dst->getId())->second;
  47
  48
  49
  50   currentNode = source;
  51
  52   // up part
  53   while (!isInSubTree(currentNode, destination)) {
  54     int d, k; // as in d-mod-k
  55     d = destination->position;
  56
  57     for (unsigned int i = 0 ; i < currentNode->level ; i++) {
  58       d /= this->upperLevelNodesNumber[i];
  59     }
  60      k = this->upperLevelNodesNumber[currentNode->level] *
  61       this->lowerLevelNodesNumber[currentNode->level];
  62      d = d % k;
  63      route.push_back(currentNode->parents[d]->upLink);
  64      if(latency) {
  65        *latency += currentNode->parents[d]->upLink->getLatency();
  66      }
  67      currentNode = currentNode->parents[d]->upNode;
  68   }
  69
  70   // Down part
  71   while(currentNode != destination) {
  72     for(unsigned int i = 0 ; i < currentNode->children.size() ; i++) {
  73       if(i % this->lowerLevelNodesNumber[currentNode->level] ==
  74          destination->label[currentNode->level]) {
  75         route.push_back(currentNode->children[i]->downLink);
  76         if(latency) {
  77           *latency += currentNode->children[i]->downLink->getLatency();
  78         }
  79         currentNode = currentNode->children[i]->downNode;
  80       }
  81     }
  82   }
  83
  84   for (unsigned int i = 0 ; i < route.size() ; i++) {
  85     xbt_dynar_push_as(into->link_list, void*, route[i]);
  86   }
  87
  88 }
  89
  90 /* This function makes the assumption that parse_specific_arguments() and
  91  * addNodes() have already been called
  92  */
  93 void AsClusterFatTree::create_links(sg_platf_cluster_cbarg_t cluster){
  94   if(this->levels == 0) {
  95     return;
  96   }
  97   this->generateSwitches();
  98   this->generateLabels();
  99   unsigned int k = 0;
 100   // Nodes are totally ordered, by level and then by position, in this->nodes
 101   for (unsigned int i = 0 ; i < this->levels ; i++) {
 102     for (unsigned int j = 0 ; j < this->nodesByLevel[i] ; j++) {
 103       if(i != this->levels - 1) {
 104         for(unsigned int l = 0 ; l < this->nodesByLevel[i+1] ; l++) {
 105           this->connectNodeToParents(cluster, this->nodes[k]);
 106         }
 107       }
 108       k++;
 109     }
 110   }
 111 }
 112
 113 int AsClusterFatTree::connectNodeToParents(sg_platf_cluster_cbarg_t cluster,
 114                                            FatTreeNode *node) {
 115   FatTreeNode* currentParentNode;
 116   int connectionsNumber = 0;
 117   const int level = node->level;
 118   currentParentNode = this->nodes[this->getLevelPosition(level + 1)];
 119   for (unsigned int i = 0 ; i < this->nodesByLevel[level] ; i++ ) {
 120     if(this->areRelated(currentParentNode, node)) {
 121       for (unsigned int j = 0 ; j < this->lowerLevelPortsNumber[level + 1] ; j++) {
 122       this->addLink(cluster, currentParentNode, node->label[level + 1] +
 123                     j * this->lowerLevelNodesNumber[level + 1], node,
 124                     currentParentNode->label[level + 1] +
 125                     j * this->upperLevelNodesNumber[level + 1]);
 126       }
 127       connectionsNumber++;
 128     }
 129   }
 130   return connectionsNumber;
 131 }
 132
 133
 134 bool AsClusterFatTree::areRelated(FatTreeNode *parent, FatTreeNode *child) {
 135   if (parent->level != child->level + 1) {
 136     return false;
 137   }
 138
 139   for (unsigned int i = 0 ; i < this->levels; i++) {
 140     if (parent->label[i] != child->label[i] && i != parent->level) {
 141       return false;
 142     }
 143   }
 144   return true;
 145 }
 146
 147 void AsClusterFatTree::generateSwitches() {
 148   this->nodesByLevel.resize(this->levels, 0);
 149   unsigned int nodesRequired = 0;
 150
 151   // We take care of the number of nodes by level
 152   this->nodesByLevel[0] = 1;
 153   for (unsigned int i = 0 ; i < this->levels ; i++) {
 154     this->nodesByLevel[0] *= this->lowerLevelNodesNumber[i];
 155   }
 156
 157
 158   if(this->nodesByLevel[0] > this->nodes.size()) {
 159     surf_parse_error("There is not enough nodes to fit to the described topology."
 160                      " Please check your platform description (We need %d nodes, we only got %zu)",
 161                      this->nodesByLevel[0], this->nodes.size());
 162     return;
 163   }
 164
 165   for (unsigned int i = 0 ; i < this->levels ; i++) {
 166     int nodesInThisLevel = 1;
 167
 168     for (unsigned int j = 0 ;  j <= i ; j++) {
 169       nodesInThisLevel *= this->upperLevelNodesNumber[j];
 170     }
 171
 172     for (unsigned int j = i+1 ; j < this->levels ; j++) {
 173       nodesInThisLevel *= this->lowerLevelNodesNumber[j];
 174     }
 175
 176     this->nodesByLevel[i+1] = nodesInThisLevel;
 177     nodesRequired += nodesInThisLevel;
 178   }
 179
 180
 181   // If we have to many compute nodes, we ditch them
 182   if (this->nodesByLevel[0] > this->nodes.size()) {
 183     for (unsigned int i = this->nodesByLevel[0] ; i < this->nodes.size() ; i++) {
 184       delete this->nodes[i];
 185     }
 186   }
 187
 188   // We create the switches
 189   int k = 0;
 190   for (unsigned int i = 0 ; i < this->levels ; i++) {
 191     for (unsigned int j = 0 ; j < this->nodesByLevel[i] ; j++) {
 192       FatTreeNode* newNode;
 193       newNode = new FatTreeNode(--k, i + 1, j);
 194       newNode->children.resize(this->lowerLevelNodesNumber[i] *
 195                                this->lowerLevelPortsNumber[i]);
 196       if (i != this->levels - 1) {
 197         newNode->parents.resize(this->upperLevelNodesNumber[i + 1]);
 198       }
 199       this->nodes.insert(std::make_pair(k,newNode));
 200     }
 201   }
 202 }
 203
 204 void AsClusterFatTree::generateLabels() {
 205   // TODO : check if nodesByLevel and nodes are filled
 206   for (unsigned int i = 0 ; i < this->levels ; i++) {
 207     std::vector<int> maxLabel(this->nodesByLevel[i]);
 208     std::vector<int> currentLabel(this->nodesByLevel[i], 0);
 209     unsigned int k = 0;
 210     for (unsigned int j = 0 ; j < this->nodesByLevel[i] ; j++) {
 211       maxLabel[j] = j > i ?
 212         this->lowerLevelNodesNumber[i] : this->upperLevelNodesNumber[i];
 213     }
 214
 215     for (unsigned int j = 0 ; j < this->nodesByLevel[i] ; j++) {
 216       this->nodes[k]->label.assign(currentLabel.begin(), currentLabel.end());
 217
 218       int remainder = 0;
 219
 220       do {
 221         int pos = currentLabel.size() - 1;
 222         remainder = ++currentLabel[pos] / maxLabel[pos];
 223         currentLabel[pos] = currentLabel[pos] % maxLabel[pos];
 224         --pos;
 225       }
 226       while(remainder != 0);
 227         k++;
 228     }
 229   }
 230 }
 231
 232
 233 int AsClusterFatTree::getLevelPosition(const unsigned  int level) {
 234   if (level > this->levels - 1) {
 235     // Well, that should never happen. Maybe should we throw instead.
 236     return -1;
 237   }
 238   int tempPosition = 0;
 239
 240   for (unsigned int i = 0 ; i < level ; i++) {
 241     tempPosition += this->nodesByLevel[i];
 242   }
 243  return tempPosition;
 244 }
 245
 246 void AsClusterFatTree::addComputeNode(int id) {
 247   using std::make_pair;
 248   static int position = 0;
 249   FatTreeNode* newNode;
 250   newNode = new FatTreeNode(id, 0, position);
 251   newNode->parents.resize(this->upperLevelNodesNumber[0] * this->lowerLevelPortsNumber[0]);
 252   this->nodes.insert(make_pair(id,newNode));
 253 }
 254
 255 void AsClusterFatTree::addLink(sg_platf_cluster_cbarg_t cluster,
 256                                FatTreeNode *parent, unsigned int parentPort,
 257                                FatTreeNode *child, unsigned int childPort) {
 258   FatTreeLink *newLink;
 259   newLink = new FatTreeLink(cluster, parent, child);
 260
 261   parent->children[parentPort] = newLink;
 262   child->parents[childPort] = newLink;
 263
 264   this->links.push_back(newLink);
 265
 266
 267
 268 }
 269
 270 void AsClusterFatTree::parse_specific_arguments(sg_platf_cluster_cbarg_t
 271                                                 cluster) {
 272   std::vector<string> parameters;
 273   std::vector<string> tmp;
 274   boost::split(parameters, cluster->topo_parameters, boost::is_any_of(";"));
 275
 276
 277   // TODO : we have to check for zeros and negative numbers, or it might crash
 278   if (parameters.size() != 4){
 279     surf_parse_error("Fat trees are defined by the levels number and 3 vectors"
 280                      ", see the documentation for more informations");
 281     // Well, there's no doc, yet
 282   }
 283
 284   // The first parts of topo_parameters should be the levels number
 285   this->levels = std::atoi(parameters[0].c_str()); // stoi() only in C++11...
 286
 287   // Then, a l-sized vector standing for the childs number by level
 288   boost::split(tmp, parameters[1], boost::is_any_of(","));
 289   if(tmp.size() != this->levels) {
 290     surf_parse_error("Fat trees are defined by the levels number and 3 vectors"
 291                      ", see the documentation for more informations");
 292   }
 293   for(size_t i = 0 ; i < tmp.size() ; i++){
 294     this->lowerLevelNodesNumber.push_back(std::atoi(tmp[i].c_str()));
 295   }
 296
 297   // Then, a l-sized vector standing for the parents number by level
 298   boost::split(tmp, parameters[2], boost::is_any_of(","));
 299   if(tmp.size() != this->levels) {
 300     surf_parse_error("Fat trees are defined by the levels number and 3 vectors"
 301                      ", see the documentation for more informations");
 302   }
 303   for(size_t i = 0 ; i < tmp.size() ; i++){
 304     this->upperLevelNodesNumber.push_back(std::atoi(tmp[i].c_str()));
 305   }
 306
 307   // Finally, a l-sized vector standing for the ports number with the lower level
 308   boost::split(tmp, parameters[3], boost::is_any_of(","));
 309   if(tmp.size() != this->levels) {
 310     surf_parse_error("Fat trees are defined by the levels number and 3 vectors"
 311                      ", see the documentation for more informations");
 312
 313   }
 314   for(size_t i = 0 ; i < tmp.size() ; i++){
 315     this->lowerLevelPortsNumber.push_back(std::atoi(tmp[i].c_str()));
 316   }
 317 }
 318
 319
 320 void AsClusterFatTree::generateDotFile(const string& filename) const {
 321   ofstream file;
 322   /* Maybe should we get directly a char*, as open takes strings only beginning
 323    * with C++11...
 324    */
 325   file.open(filename.c_str(), ios::out | ios::trunc);
 326
 327   if(file.is_open()) {
 328     // That could also be greatly clarified with C++11
 329     std::vector<FatTreeLink*>::const_iterator iter;
 330     file << "graph AsClusterFatTree {\n";
 331     for (iter = this->links.begin() ; iter != this->links.end() ; iter++ ) {
 332       file << (*iter)->downNode->id
 333              << " -- "
 334            << (*iter)->upNode->id
 335              << ";\n";
 336     }
 337     file << "}";
 338     file.close();
 339   }
 340   else {
 341     std::cerr << "Unable to open file " << filename << std::endl;
 342     return;
 343   }
 344 }
 345
 346 FatTreeNode::FatTreeNode(int id, int level, int position) : id(id),
 347                                                             level(level),
 348                                                             position(position){}
 349
 350 FatTreeLink::FatTreeLink(sg_platf_cluster_cbarg_t cluster, FatTreeNode *downNode,
 351                          FatTreeNode *upNode) : upNode(upNode),
 352                                                 downNode(downNode) {
 353   static int uniqueId = 0;
 354   s_sg_platf_link_cbarg_t linkTemplate;
 355   linkTemplate.bandwidth = cluster->bw;
 356   linkTemplate.latency = cluster->lat;
 357   linkTemplate.state = SURF_RESOURCE_ON;
 358   linkTemplate.policy = cluster->sharing_policy; // Maybe should we do sthg with that ?
 359
 360
 361   NetworkLink* link;
 362   linkTemplate.id = bprintf("link_from_%d_to_%d_%d_UP", downNode->id, upNode->id, uniqueId);
 363   sg_platf_new_link(&linkTemplate);
 364   link = (NetworkLink*) xbt_lib_get_or_null(link_lib, linkTemplate.id, SURF_LINK_LEVEL);
 365   this->upLink = link; // check link?
 366   linkTemplate.id = bprintf("link_from_%d_to_%d_%d_DOWN", downNode->id, upNode->id, uniqueId);
 367   sg_platf_new_link(&linkTemplate);
 368   link = (NetworkLink*) xbt_lib_get_or_null(link_lib, linkTemplate.id, SURF_LINK_LEVEL);
 369   this->downLink = link; // check link ?
 370
 371   uniqueId++;
 372
 373 }