src/kernel/routing/DragonflyZone.cpp

   1 /* Copyright (c) 2014-2016. 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 "src/kernel/routing/DragonflyZone.hpp"
   7 #include "src/kernel/routing/NetPoint.hpp"
   8 #include "src/surf/network_interface.hpp"
   9
  10 #include <boost/algorithm/string/classification.hpp>
  11 #include <boost/algorithm/string/split.hpp>
  12 #include <string>
  13
  14 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(surf_route_cluster_dragonfly, surf_route_cluster, "Dragonfly Routing part of surf");
  15
  16 namespace simgrid {
  17 namespace kernel {
  18 namespace routing {
  19
  20 DragonflyZone::DragonflyZone(NetZone* father, const char* name) : ClusterZone(father, name)
  21 {
  22 }
  23
  24 DragonflyZone::~DragonflyZone()
  25 {
  26   if (this->routers_ != nullptr) {
  27     for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_ * this->numChassisPerGroup_ * this->numBladesPerChassis_; i++)
  28       delete (routers_[i]);
  29     xbt_free(routers_);
  30   }
  31 }
  32
  33 unsigned int* DragonflyZone::rankId_to_coords(int rankId)
  34 {
  35   // coords : group, chassis, blade, node
  36   unsigned int* coords = (unsigned int*)malloc(4 * sizeof(unsigned int));
  37   coords[0]            = rankId / (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_ * numNodesPerBlade_);
  38   rankId               = rankId % (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_ * numNodesPerBlade_);
  39   coords[1]            = rankId / (numBladesPerChassis_ * numNodesPerBlade_);
  40   rankId               = rankId % (numBladesPerChassis_ * numNodesPerBlade_);
  41   coords[2]            = rankId / numNodesPerBlade_;
  42   coords[3]            = rankId % numNodesPerBlade_;
  43
  44   return coords;
  45 }
  46
  47 void DragonflyZone::parse_specific_arguments(sg_platf_cluster_cbarg_t cluster)
  48 {
  49   std::vector<std::string> parameters;
  50   std::vector<std::string> tmp;
  51   boost::split(parameters, cluster->topo_parameters, boost::is_any_of(";"));
  52
  53   // TODO : we have to check for zeros and negative numbers, or it might crash
  54   if (parameters.size() != 4) {
  55     surf_parse_error(
  56         "Dragonfly are defined by the number of groups, chassis per groups, blades per chassis, nodes per blade");
  57   }
  58
  59   // Blue network : number of groups, number of links between each group
  60   boost::split(tmp, parameters[0], boost::is_any_of(","));
  61   if (tmp.size() != 2) {
  62     surf_parse_error("Dragonfly topologies are defined by 3 levels with 2 elements each, and one with one element");
  63   }
  64
  65   this->numGroups_    = xbt_str_parse_int(tmp[0].c_str(), "Invalid number of groups: %s");
  66   this->numLinksBlue_ = xbt_str_parse_int(tmp[1].c_str(), "Invalid number of links for the blue level: %s");
  67
  68   // Black network : number of chassis/group, number of links between each router on the black network
  69   boost::split(tmp, parameters[1], boost::is_any_of(","));
  70   if (tmp.size() != 2) {
  71     surf_parse_error("Dragonfly topologies are defined by 3 levels with 2 elements each, and one with one element");
  72   }
  73
  74   this->numChassisPerGroup_ = xbt_str_parse_int(tmp[0].c_str(), "Invalid number of groups: %s");
  75   this->numLinksBlack_      = xbt_str_parse_int(tmp[1].c_str(), "Invalid number of links  for the black level: %s");
  76
  77   // Green network : number of blades/chassis, number of links between each router on the green network
  78   boost::split(tmp, parameters[2], boost::is_any_of(","));
  79   if (tmp.size() != 2) {
  80     surf_parse_error("Dragonfly topologies are defined by 3 levels with 2 elements each, and one with one element");
  81   }
  82
  83   this->numBladesPerChassis_ = xbt_str_parse_int(tmp[0].c_str(), "Invalid number of groups: %s");
  84   this->numLinksGreen_       = xbt_str_parse_int(tmp[1].c_str(), "Invalid number of links for the green level: %s");
  85
  86   // The last part of topo_parameters should be the number of nodes per blade
  87   this->numNodesPerBlade_ =
  88       xbt_str_parse_int(parameters[3].c_str(), "Last parameter is not the amount of nodes per blade: %s");
  89   this->cluster_ = cluster;
  90 }
  91
  92 /*
  93 * Generate the cluster once every node is created
  94 */
  95 void DragonflyZone::seal()
  96 {
  97   if (this->numNodesPerBlade_ == 0) {
  98     return;
  99   }
 100
 101   this->generateRouters();
 102   this->generateLinks();
 103 }
 104
 105 DragonflyRouter::DragonflyRouter(int group, int chassis, int blade) : group_(group), chassis_(chassis), blade_(blade)
 106 {
 107 }
 108
 109 DragonflyRouter::~DragonflyRouter()
 110 {
 111   if (this->myNodes_ != nullptr)
 112     xbt_free(myNodes_);
 113   if (this->greenLinks_ != nullptr)
 114     xbt_free(greenLinks_);
 115   if (this->blackLinks_ != nullptr)
 116     xbt_free(blackLinks_);
 117   if (this->blueLinks_ != nullptr)
 118     xbt_free(blueLinks_);
 119 }
 120
 121 void DragonflyZone::generateRouters()
 122 {
 123   this->routers_ = static_cast<DragonflyRouter**>(xbt_malloc0(this->numGroups_ * this->numChassisPerGroup_ *
 124                                                               this->numBladesPerChassis_ * sizeof(DragonflyRouter*)));
 125
 126   for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_; i++) {
 127     for (unsigned int j = 0; j < this->numChassisPerGroup_; j++) {
 128       for (unsigned int k = 0; k < this->numBladesPerChassis_; k++) {
 129         DragonflyRouter* router = new DragonflyRouter(i, j, k);
 130         this->routers_[i * this->numChassisPerGroup_ * this->numBladesPerChassis_ + j * this->numBladesPerChassis_ +
 131                        k] = router;
 132       }
 133     }
 134   }
 135 }
 136
 137 void DragonflyZone::createLink(char* id, int numlinks, surf::LinkImpl** linkup, surf::LinkImpl** linkdown)
 138 {
 139   *linkup   = nullptr;
 140   *linkdown = nullptr;
 141   LinkCreationArgs linkTemplate;
 142   linkTemplate.bandwidth = this->cluster_->bw * numlinks;
 143   linkTemplate.latency   = this->cluster_->lat;
 144   linkTemplate.policy    = this->cluster_->sharing_policy; // sthg to do with that ?
 145   linkTemplate.id        = std::string(id);
 146   sg_platf_new_link(&linkTemplate);
 147   XBT_DEBUG("Generating link %s", id);
 148   surf::LinkImpl* link;
 149   std::string tmpID;
 150   if (this->cluster_->sharing_policy == SURF_LINK_FULLDUPLEX) {
 151     tmpID     = std::string(linkTemplate.id) + "_UP";
 152     link      = surf::LinkImpl::byName(tmpID.c_str());
 153     *linkup   = link; // check link?
 154     tmpID     = std::string(linkTemplate.id) + "_DOWN";
 155     link      = surf::LinkImpl::byName(tmpID.c_str());
 156     *linkdown = link; // check link ?
 157   } else {
 158     link      = surf::LinkImpl::byName(linkTemplate.id.c_str());
 159     *linkup   = link;
 160     *linkdown = link;
 161   }
 162 }
 163
 164 void DragonflyZone::generateLinks()
 165 {
 166   static int uniqueId = 0;
 167   char* id            = nullptr;
 168   surf::LinkImpl* linkup;
 169   surf::LinkImpl* linkdown;
 170
 171   unsigned int numRouters = this->numGroups_ * this->numChassisPerGroup_ * this->numBladesPerChassis_;
 172
 173   if (this->cluster_->sharing_policy == SURF_LINK_FULLDUPLEX)
 174     numLinksperLink_ = 2;
 175
 176   // Links from routers to their local nodes.
 177   for (unsigned int i = 0; i < numRouters; i++) {
 178     // allocate structures
 179     this->routers_[i]->myNodes_ = static_cast<surf::LinkImpl**>(
 180         xbt_malloc0(numLinksperLink_ * this->numNodesPerBlade_ * sizeof(surf::LinkImpl*)));
 181     this->routers_[i]->greenLinks_ =
 182         static_cast<surf::LinkImpl**>(xbt_malloc0(this->numBladesPerChassis_ * sizeof(surf::LinkImpl*)));
 183     this->routers_[i]->blackLinks_ =
 184         static_cast<surf::LinkImpl**>(xbt_malloc0(this->numChassisPerGroup_ * sizeof(surf::LinkImpl*)));
 185
 186     for (unsigned int j = 0; j < numLinksperLink_ * this->numNodesPerBlade_; j += numLinksperLink_) {
 187       id = bprintf("local_link_from_router_%d_to_node_%d_%d", i, j / numLinksperLink_, uniqueId);
 188       this->createLink(id, 1, &linkup, &linkdown);
 189       if (this->cluster_->sharing_policy == SURF_LINK_FULLDUPLEX) {
 190         this->routers_[i]->myNodes_[j]     = linkup;
 191         this->routers_[i]->myNodes_[j + 1] = linkdown;
 192       } else {
 193         this->routers_[i]->myNodes_[j] = linkup;
 194       }
 195       uniqueId++;
 196     }
 197   }
 198
 199   // Green links from routers to same chassis routers - alltoall
 200   for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_ * this->numChassisPerGroup_; i++) {
 201     for (unsigned int j = 0; j < this->numBladesPerChassis_; j++) {
 202       for (unsigned int k = j + 1; k < this->numBladesPerChassis_; k++) {
 203         id = bprintf("green_link_in_chassis_%d_between_routers_%d_and_%d_%d", i % numChassisPerGroup_, j, k, uniqueId);
 204         this->createLink(id, this->numLinksGreen_, &linkup, &linkdown);
 205         this->routers_[i * numBladesPerChassis_ + j]->greenLinks_[k] = linkup;
 206         this->routers_[i * numBladesPerChassis_ + k]->greenLinks_[j] = linkdown;
 207         uniqueId++;
 208       }
 209     }
 210   }
 211
 212   // Black links from routers to same group routers - alltoall
 213   for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_; i++) {
 214     for (unsigned int j = 0; j < this->numChassisPerGroup_; j++) {
 215       for (unsigned int k = j + 1; k < this->numChassisPerGroup_; k++) {
 216         for (unsigned int l = 0; l < this->numBladesPerChassis_; l++) {
 217           id = bprintf("black_link_in_group_%d_between_chassis_%d_and_%d_blade_%d_%d", i, j, k, l, uniqueId);
 218           this->createLink(id, this->numLinksBlack_, &linkup, &linkdown);
 219           this->routers_[i * numBladesPerChassis_ * numChassisPerGroup_ + j * numBladesPerChassis_ + l]
 220               ->blackLinks_[k] = linkup;
 221           this->routers_[i * numBladesPerChassis_ * numChassisPerGroup_ + k * numBladesPerChassis_ + l]
 222               ->blackLinks_[j] = linkdown;
 223           uniqueId++;
 224         }
 225       }
 226     }
 227   }
 228
 229   // Blue links between groups - Not all routers involved, only one per group is linked to others. Let's say router n of
 230   // each group is linked to group n.
 231   // FIXME: in reality blue links may be attached to several different routers
 232   for (unsigned int i = 0; i < this->numGroups_; i++) {
 233     for (unsigned int j = i + 1; j < this->numGroups_; j++) {
 234       unsigned int routernumi                = i * numBladesPerChassis_ * numChassisPerGroup_ + j;
 235       unsigned int routernumj                = j * numBladesPerChassis_ * numChassisPerGroup_ + i;
 236       this->routers_[routernumi]->blueLinks_ = static_cast<surf::LinkImpl**>(xbt_malloc0(sizeof(surf::LinkImpl*)));
 237       this->routers_[routernumj]->blueLinks_ = static_cast<surf::LinkImpl**>(xbt_malloc0(sizeof(surf::LinkImpl*)));
 238       id = bprintf("blue_link_between_group_%d_and_%d_routers_%d_and_%d_%d", i, j, routernumi, routernumj, uniqueId);
 239       this->createLink(id, this->numLinksBlue_, &linkup, &linkdown);
 240       this->routers_[routernumi]->blueLinks_[0] = linkup;
 241       this->routers_[routernumj]->blueLinks_[0] = linkdown;
 242       uniqueId++;
 243     }
 244   }
 245 }
 246
 247 void DragonflyZone::getLocalRoute(NetPoint* src, NetPoint* dst, sg_platf_route_cbarg_t route, double* latency)
 248 {
 249   // Minimal routing version.
 250   // TODO : non-minimal random one, and adaptive ?
 251
 252   if (dst->isRouter() || src->isRouter())
 253     return;
 254
 255   XBT_VERB("dragonfly getLocalRout from '%s'[%d] to '%s'[%d]", src->name().c_str(), src->id(), dst->name().c_str(),
 256            dst->id());
 257
 258   if ((src->id() == dst->id()) && hasLoopback_) {
 259     std::pair<surf::LinkImpl*, surf::LinkImpl*> info = privateLinks_.at(src->id() * linkCountPerNode_);
 260
 261     route->link_list->push_back(info.first);
 262     if (latency)
 263       *latency += info.first->latency();
 264     return;
 265   }
 266
 267   unsigned int* myCoords     = rankId_to_coords(src->id());
 268   unsigned int* targetCoords = rankId_to_coords(dst->id());
 269   XBT_DEBUG("src : %u group, %u chassis, %u blade, %u node", myCoords[0], myCoords[1], myCoords[2], myCoords[3]);
 270   XBT_DEBUG("dst : %u group, %u chassis, %u blade, %u node", targetCoords[0], targetCoords[1], targetCoords[2],
 271             targetCoords[3]);
 272
 273   DragonflyRouter* myRouter = routers_[myCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) +
 274                                        myCoords[1] * numBladesPerChassis_ + myCoords[2]];
 275   DragonflyRouter* targetRouter = routers_[targetCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) +
 276                                            targetCoords[1] * numBladesPerChassis_ + targetCoords[2]];
 277   DragonflyRouter* currentRouter = myRouter;
 278
 279   // node->router local link
 280   route->link_list->push_back(myRouter->myNodes_[myCoords[3] * numLinksperLink_]);
 281   if (latency)
 282     *latency += myRouter->myNodes_[myCoords[3] * numLinksperLink_]->latency();
 283
 284   if (hasLimiter_) { // limiter for sender
 285     std::pair<surf::LinkImpl*, surf::LinkImpl*> info = privateLinks_.at(src->id() * linkCountPerNode_ + hasLoopback_);
 286     route->link_list->push_back(info.first);
 287   }
 288
 289   if (targetRouter != myRouter) {
 290
 291     // are we on a different group ?
 292     if (targetRouter->group_ != currentRouter->group_) {
 293       // go to the router of our group connected to this one.
 294       if (currentRouter->blade_ != targetCoords[0]) {
 295         // go to the nth router in our chassis
 296         route->link_list->push_back(currentRouter->greenLinks_[targetCoords[0]]);
 297         if (latency)
 298           *latency += currentRouter->greenLinks_[targetCoords[0]]->latency();
 299         currentRouter = routers_[myCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) +
 300                                  myCoords[1] * numBladesPerChassis_ + targetCoords[0]];
 301       }
 302
 303       if (currentRouter->chassis_ != 0) {
 304         // go to the first chassis of our group
 305         route->link_list->push_back(currentRouter->blackLinks_[0]);
 306         if (latency)
 307           *latency += currentRouter->blackLinks_[0]->latency();
 308         currentRouter = routers_[myCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) + targetCoords[0]];
 309       }
 310
 311       // go to destination group - the only optical hop
 312       route->link_list->push_back(currentRouter->blueLinks_[0]);
 313       if (latency)
 314         *latency += currentRouter->blueLinks_[0]->latency();
 315       currentRouter = routers_[targetCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) + myCoords[0]];
 316     }
 317
 318     // same group, but same blade ?
 319     if (targetRouter->blade_ != currentRouter->blade_) {
 320       route->link_list->push_back(currentRouter->greenLinks_[targetCoords[2]]);
 321       if (latency)
 322         *latency += currentRouter->greenLinks_[targetCoords[2]]->latency();
 323       currentRouter = routers_[targetCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) + targetCoords[2]];
 324     }
 325
 326     // same blade, but same chassis ?
 327     if (targetRouter->chassis_ != currentRouter->chassis_) {
 328       route->link_list->push_back(currentRouter->blackLinks_[targetCoords[1]]);
 329       if (latency)
 330         *latency += currentRouter->blackLinks_[targetCoords[1]]->latency();
 331       currentRouter = routers_[targetCoords[0] * (numChassisPerGroup_ * numBladesPerChassis_) +
 332                                targetCoords[1] * numBladesPerChassis_ + targetCoords[2]];
 333     }
 334   }
 335
 336   if (hasLimiter_) { // limiter for receiver
 337     std::pair<surf::LinkImpl*, surf::LinkImpl*> info = privateLinks_.at(dst->id() * linkCountPerNode_ + hasLoopback_);
 338     route->link_list->push_back(info.first);
 339   }
 340
 341   // router->node local link
 342   route->link_list->push_back(targetRouter->myNodes_[targetCoords[3] * numLinksperLink_ + numLinksperLink_ - 1]);
 343   if (latency)
 344     *latency += targetRouter->myNodes_[targetCoords[3] * numLinksperLink_ + numLinksperLink_ - 1]->latency();
 345
 346   xbt_free(myCoords);
 347   xbt_free(targetCoords);
 348 }
 349 }
 350 }
 351 } // namespace