src/surf/network_ib.cpp

   1 /* Copyright (c) 2014-2022. The SimGrid Team. All rights reserved.          */
   2
   3 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   4  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
   5
   6 #include <simgrid/kernel/routing/NetPoint.hpp>
   7
   8 #include "simgrid/sg_config.hpp"
   9 #include "src/kernel/EngineImpl.hpp"
  10 #include "src/kernel/activity/CommImpl.hpp"
  11 #include "src/surf/HostImpl.hpp"
  12 #include "src/surf/network_ib.hpp"
  13
  14 #include <boost/algorithm/string/classification.hpp>
  15 #include <boost/algorithm/string/split.hpp>
  16
  17 XBT_LOG_EXTERNAL_DEFAULT_CATEGORY(res_network);
  18
  19 /*********
  20  * Model *
  21  *********/
  22
  23 /************************************************************************/
  24 /* New model based on MPI contention model for Infiniband platforms */
  25 /************************************************************************/
  26 /* @Inproceedings{mescal_vienne_phd, */
  27 /*  author={Jérôme Vienne}, */
  28 /*  title={prédiction de performances d’applications de calcul haute performance sur réseau Infiniband}, */
  29 /*  address={Grenoble FRANCE}, */
  30 /*  month=june, */
  31 /*  year={2010} */
  32 /*  } */
  33 void surf_network_model_init_IB()
  34 {
  35   using simgrid::kernel::resource::NetworkIBModel;
  36
  37   auto net_model = std::make_shared<NetworkIBModel>("Network_IB");
  38   auto* engine   = simgrid::kernel::EngineImpl::get_instance();
  39   engine->add_model(net_model);
  40   engine->get_netzone_root()->set_network_model(net_model);
  41
  42   simgrid::s4u::Link::on_communication_state_change_cb(NetworkIBModel::IB_action_state_changed_callback);
  43   simgrid::kernel::activity::CommImpl::on_start.connect(NetworkIBModel::IB_comm_start_callback);
  44   simgrid::s4u::Host::on_creation_cb(NetworkIBModel::IB_create_host_callback);
  45   simgrid::config::set_default<double>("network/weight-S", 8775);
  46 }
  47
  48 namespace simgrid {
  49 namespace kernel {
  50 namespace resource {
  51
  52 void NetworkIBModel::IB_create_host_callback(s4u::Host const& host)
  53 {
  54   static int id = 0;
  55   auto* ibModel = static_cast<NetworkIBModel*>(host.get_netpoint()->get_englobing_zone()->get_network_model().get());
  56   ibModel->active_nodes.try_emplace(host.get_name(), id);
  57   id++;
  58 }
  59
  60 void NetworkIBModel::IB_action_state_changed_callback(NetworkAction& action, Action::State /*previous*/)
  61 {
  62   if (action.get_state() != Action::State::FINISHED)
  63     return;
  64   auto* ibModel   = static_cast<NetworkIBModel*>(action.get_model());
  65   auto [src, dst] = ibModel->active_comms[&action];
  66
  67   XBT_DEBUG("IB callback - action %p finished", &action);
  68   ibModel->update_IB_factors(&action, src, dst, 1);
  69   ibModel->active_comms.erase(&action);
  70 }
  71
  72 void NetworkIBModel::IB_comm_start_callback(const activity::CommImpl& comm)
  73 {
  74   auto* action  = static_cast<NetworkAction*>(comm.surf_action_);
  75   auto* ibModel = static_cast<NetworkIBModel*>(action->get_model());
  76   auto* act_src = &ibModel->active_nodes.at(action->get_src().get_name());
  77   auto* act_dst = &ibModel->active_nodes.at(action->get_dst().get_name());
  78
  79   ibModel->active_comms[action] = std::make_pair(act_src, act_dst);
  80   ibModel->update_IB_factors(action, act_src, act_dst, 0);
  81 }
  82
  83 NetworkIBModel::NetworkIBModel(const std::string& name) : NetworkSmpiModel(name)
  84 {
  85   std::string IB_factors_string = config::get_value<std::string>("smpi/IB-penalty-factors");
  86   std::vector<std::string> radical_elements;
  87   boost::split(radical_elements, IB_factors_string, boost::is_any_of(";"));
  88
  89   xbt_assert(radical_elements.size() == 3, "smpi/IB-penalty-factors should be provided and contain 3 "
  90                                            "elements, semi-colon separated. Example: 0.965;0.925;1.35");
  91
  92   try {
  93     Be_ = std::stod(radical_elements.front());
  94   } catch (const std::invalid_argument& ia) {
  95     throw std::invalid_argument(std::string("First part of smpi/IB-penalty-factors is not numerical:") + ia.what());
  96   }
  97
  98   try {
  99     Bs_ = std::stod(radical_elements.at(1));
 100   } catch (const std::invalid_argument& ia) {
 101     throw std::invalid_argument(std::string("Second part of smpi/IB-penalty-factors is not numerical:") + ia.what());
 102   }
 103
 104   try {
 105     ys_ = std::stod(radical_elements.back());
 106   } catch (const std::invalid_argument& ia) {
 107     throw std::invalid_argument(std::string("Third part of smpi/IB-penalty-factors is not numerical:") + ia.what());
 108   }
 109 }
 110
 111 void NetworkIBModel::compute_IB_factors(IBNode* root) const
 112 {
 113   size_t num_comm_out    = root->active_comms_up_.size();
 114   double max_penalty_out = 0.0;
 115   // first, compute all outbound penalties to get their max
 116   for (ActiveComm const* comm : root->active_comms_up_) {
 117     double my_penalty_out = 1.0;
 118
 119     if (num_comm_out != 1) {
 120       if (comm->destination->nb_active_comms_down_ > 2) // number of comms sent to the receiving node
 121         my_penalty_out = num_comm_out * Bs_ * ys_;
 122       else
 123         my_penalty_out = num_comm_out * Bs_;
 124     }
 125
 126     max_penalty_out = std::max(max_penalty_out, my_penalty_out);
 127   }
 128
 129   for (ActiveComm* comm : root->active_comms_up_) {
 130     // compute inbound penalty
 131     double my_penalty_in = 1.0;
 132     if (comm->destination->nb_active_comms_down_ != 1)                      // total number of incoming comms
 133       my_penalty_in = (comm->destination->active_comms_down_)[root]         // number of comm sent to dest by root node
 134                       * Be_ * comm->destination->active_comms_down_.size(); // number of different nodes sending to dest
 135
 136     double penalty = std::max(my_penalty_in, max_penalty_out);
 137
 138     double rate_before_update = comm->action->get_bound();
 139     // save initial rate of the action
 140     if (comm->init_rate == -1)
 141       comm->init_rate = rate_before_update;
 142
 143     double penalized_bw = num_comm_out ? comm->init_rate / penalty : comm->init_rate;
 144
 145     if (not double_equals(penalized_bw, rate_before_update, sg_surf_precision)) {
 146       XBT_DEBUG("%d->%d action %p penalty updated : bw now %f, before %f , initial rate %f", root->id_,
 147                 comm->destination->id_, comm->action, penalized_bw, comm->action->get_bound(), comm->init_rate);
 148       get_maxmin_system()->update_variable_bound(comm->action->get_variable(), penalized_bw);
 149     } else {
 150       XBT_DEBUG("%d->%d action %p penalty not updated : bw %f, initial rate %f", root->id_, comm->destination->id_,
 151                 comm->action, penalized_bw, comm->init_rate);
 152     }
 153   }
 154   XBT_DEBUG("Finished computing IB penalties");
 155 }
 156
 157 void NetworkIBModel::update_IB_factors_rec(IBNode* root, std::vector<bool>& updatedlist) const
 158 {
 159   if (not updatedlist[root->id_]) {
 160     XBT_DEBUG("IB - Updating rec %d", root->id_);
 161     compute_IB_factors(root);
 162     updatedlist[root->id_] = true;
 163     for (ActiveComm const* comm : root->active_comms_up_) {
 164       if (not updatedlist[comm->destination->id_])
 165         update_IB_factors_rec(comm->destination, updatedlist);
 166     }
 167     for (auto const& [comm, _] : root->active_comms_down_) {
 168       if (not updatedlist[comm->id_])
 169         update_IB_factors_rec(comm, updatedlist);
 170     }
 171   }
 172 }
 173
 174 void NetworkIBModel::update_IB_factors(NetworkAction* action, IBNode* from, IBNode* to, int remove) const
 175 {
 176   if (from == to) // disregard local comms (should use loopback)
 177     return;
 178
 179   if (remove) {
 180     if (to->active_comms_down_[from] == 1)
 181       to->active_comms_down_.erase(from);
 182     else
 183       to->active_comms_down_[from] -= 1;
 184
 185     to->nb_active_comms_down_--;
 186     auto it = std::find_if(begin(from->active_comms_up_), end(from->active_comms_up_),
 187                            [action](const ActiveComm* comm) { return comm->action == action; });
 188     if (it != std::end(from->active_comms_up_)) {
 189       delete *it;
 190       from->active_comms_up_.erase(it);
 191     }
 192     action->unref();
 193   } else {
 194     action->ref();
 195     auto* comm        = new ActiveComm();
 196     comm->action      = action;
 197     comm->destination = to;
 198     from->active_comms_up_.push_back(comm);
 199
 200     to->active_comms_down_[from] += 1;
 201     to->nb_active_comms_down_++;
 202   }
 203   XBT_DEBUG("IB - Updating %d", from->id_);
 204   std::vector<bool> updated(active_nodes.size(), false);
 205   update_IB_factors_rec(from, updated);
 206   XBT_DEBUG("IB - Finished updating %d", from->id_);
 207 }
 208 } // namespace resource
 209 } // namespace kernel
 210 } // namespace simgrid