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_fatTree_cluster_create(void) {
  12   return new AsClusterFatTree();
  13 }
  14
  15 AsClusterFatTree::AsClusterFatTree() : levels(0) {}
  16
  17 AsClusterFatTree::~AsClusterFatTree() {
  18   for (unsigned int i = 0 ; i < this->nodes.size() ; i++) {
  19     delete this->nodes[i];
  20   }
  21 }
  22
  23 bool AsClusterFatTree::isInSubTree(FatTreeNode *root, FatTreeNode *node) {
  24   for (unsigned int i = 0 ; i < node->level ; i++) {
  25     if(root->label[i] != node->label[i]) {
  26       return false;
  27     }
  28   }
  29
  30   for (unsigned int i = root->level + 1 ; i < this->levels ; i++) {
  31     if(root->label[i] != node->label[i]) {
  32       return false;
  33     }
  34   }
  35   return true;
  36 }
  37
  38 void AsClusterFatTree::getRouteAndLatency(RoutingEdgePtr src,
  39                                           RoutingEdgePtr dst,
  40                                           sg_platf_route_cbarg_t into,
  41                                           double *latency) {
  42   FatTreeNode *source, *destination, *currentNode;
  43   std::vector<NetworkLink*> route;
  44   source = this->nodes.find(src->getId())->second;
  45   destination = this->nodes.find(dst->getId())->second;
  46
  47
  48
  49   currentNode = source;
  50
  51   // up part
  52   while (!isInSubTree(currentNode, destination)) {
  53     int d, k; // as in d-mod-k
  54     d = destination->position;
  55
  56     for (unsigned int i = 0 ; i < currentNode->level ; i++) {
  57       d /= this->upperLevelNodesNumber[i];
  58     }
  59      k = this->upperLevelNodesNumber[currentNode->level] *
  60       this->lowerLevelNodesNumber[currentNode->level];
  61      d = d % k;
  62      route.push_back(currentNode->parents[d]->upLink);
  63      if(latency) {
  64        *latency += currentNode->parents[d]->upLink->getLatency();
  65      }
  66      currentNode = currentNode->parents[d]->upNode;
  67   }
  68
  69   // Down part
  70   while(currentNode != destination) {
  71     for(unsigned int i = 0 ; i < currentNode->children.size() ; i++) {
  72       if(i % this->lowerLevelNodesNumber[currentNode->level] ==
  73          destination->label[currentNode->level]) {
  74         route.push_back(currentNode->children[i]->downLink);
  75         if(latency) {
  76           *latency += currentNode->children[i]->downLink->getLatency();
  77         }
  78         currentNode = currentNode->children[i]->downNode;
  79       }
  80     }
  81   }
  82
  83   for (unsigned int i = 0 ; i < route.size() ; i++) {
  84     xbt_dynar_push_as(into->link_list, void*, route[i]);
  85   }
  86
  87 }
  88
  89 /* This function makes the assumption that parse_specific_arguments() and
  90  * addNodes() have already been called
  91  */
  92 void AsClusterFatTree::create_links(sg_platf_cluster_cbarg_t cluster){
  93   if(this->levels == 0) {
  94     return;
  95   }
  96   this->generateSwitches();
  97   this->generateLabels();
  98   unsigned int k = 0;
  99   // Nodes are totally ordered, by level and then by position, in this->nodes
 100   for (unsigned int i = 0 ; i < this->levels ; i++) {
 101     for (unsigned int j = 0 ; j < this->nodesByLevel[i] ; j++) {
 102       if(i != this->levels - 1) {
 103         for(unsigned int l = 0 ; l < this->nodesByLevel[i+1] ; l++) {
 104           this->connectNodeToParents(cluster, this->nodes[k]);
 105         }
 106       }
 107       k++;
 108     }
 109   }
 110 }
 111
 112 int AsClusterFatTree::connectNodeToParents(sg_platf_cluster_cbarg_t cluster,
 113                                            FatTreeNode *node) {
 114   FatTreeNode* currentParentNode;
 115   int connectionsNumber = 0;
 116   const int level = node->level;
 117   currentParentNode = this->nodes[this->getLevelPosition(level + 1)];
 118   for (unsigned int i = 0 ; i < this->nodesByLevel[level] ; i++ ) {
 119     if(this->areRelated(currentParentNode, node)) {
 120       for (unsigned int j = 0 ; j < this->lowerLevelPortsNumber[level + 1] ; j++) {
 121       this->addLink(cluster, currentParentNode, node->label[level + 1] +
 122                     j * this->lowerLevelNodesNumber[level + 1], node,
 123                     currentParentNode->label[level + 1] +
 124                     j * this->upperLevelNodesNumber[level + 1]);
 125       }
 126       connectionsNumber++;
 127     }
 128   }
 129   return connectionsNumber;
 130 }
 131
 132
 133 bool AsClusterFatTree::areRelated(FatTreeNode *parent, FatTreeNode *child) {
 134   if (parent->level != child->level + 1) {
 135     return false;
 136   }
 137
 138   for (unsigned int i = 0 ; i < this->levels; i++) {
 139     if (parent->label[i] != child->label[i] && i != parent->level) {
 140       return false;
 141     }
 142   }
 143   return true;
 144 }
 145
 146 void AsClusterFatTree::generateSwitches() {
 147   this->nodesByLevel.resize(this->levels, 0);
 148   unsigned int nodesRequired = 0;
 149
 150   // We take care of the number of nodes by level
 151   this->nodesByLevel[0] = 1;
 152   for (unsigned int i = 0 ; i < this->levels ; i++) {
 153     this->nodesByLevel[0] *= this->lowerLevelNodesNumber[i];
 154   }
 155
 156
 157   if(this->nodesByLevel[0] < this->nodes.size()) {
 158     surf_parse_error("There is not enough nodes to fit to the described topology."
 159                      " Please check your platform description (We need %d nodes, we only got %zu)",
 160                      this->nodesByLevel[0], this->nodes.size());
 161     return;
 162   }
 163
 164   for (unsigned int i = 0 ; i < this->levels ; i++) {
 165     int nodesInThisLevel = 1;
 166
 167     for (unsigned int j = 0 ;  j <= i ; j++) {
 168       nodesInThisLevel *= this->upperLevelNodesNumber[j];
 169     }
 170
 171     for (unsigned int j = i+1 ; j < this->levels ; j++) {
 172       nodesInThisLevel *= this->lowerLevelNodesNumber[j];
 173     }
 174
 175     this->nodesByLevel[i+1] = nodesInThisLevel;
 176     nodesRequired += nodesInThisLevel;
 177   }
 178
 179
 180   // If we have to many compute nodes, we ditch them
 181   if (this->nodesByLevel[0] > this->nodes.size()) {
 182     for (unsigned int i = this->nodesByLevel[0] ; i < this->nodes.size() ; i++) {
 183       delete this->nodes[i];
 184     }
 185   }
 186
 187   // We create the switches
 188   int k = 0;
 189   for (unsigned int i = 0 ; i < this->levels ; i++) {
 190     for (unsigned int j = 0 ; j < this->nodesByLevel[i] ; j++) {
 191       FatTreeNode* newNode;
 192       newNode = new FatTreeNode(--k, i + 1, j);
 193       newNode->children.resize(this->lowerLevelNodesNumber[i] *
 194                                this->lowerLevelPortsNumber[i]);
 195       if (i != this->levels - 1) {
 196         newNode->parents.resize(this->upperLevelNodesNumber[i + 1]);
 197       }
 198       this->nodes.insert(std::make_pair(k,newNode));
 199     }
 200   }
 201 }
 202
 203 void AsClusterFatTree::generateLabels() {
 204   // TODO : check if nodesByLevel and nodes are filled
 205   for (unsigned int i = 0 ; i < this->levels ; i++) {
 206     std::vector<int> maxLabel(this->nodesByLevel[i]);
 207     std::vector<int> currentLabel(this->nodesByLevel[i], 0);
 208     unsigned int k = 0;
 209     for (unsigned int j = 0 ; j < this->nodesByLevel[i] ; j++) {
 210       maxLabel[j] = j > i ?
 211         this->lowerLevelNodesNumber[i] : this->upperLevelNodesNumber[i];
 212     }
 213
 214     for (unsigned int j = 0 ; j < this->nodesByLevel[i] ; j++) {
 215       this->nodes[k]->label.assign(currentLabel.begin(), currentLabel.end());
 216
 217       int remainder = 0;
 218
 219       do {
 220         int pos = currentLabel.size() - 1;
 221         remainder = ++currentLabel[pos] / maxLabel[pos];
 222         currentLabel[pos] = currentLabel[pos] % maxLabel[pos];
 223         --pos;
 224       }
 225       while(remainder != 0);
 226         k++;
 227     }
 228   }
 229 }
 230
 231
 232 int AsClusterFatTree::getLevelPosition(const unsigned  int level) {
 233   if (level > this->levels - 1) {
 234     // Well, that should never happen. Maybe should we throw instead.
 235     return -1;
 236   }
 237   int tempPosition = 0;
 238
 239   for (unsigned int i = 0 ; i < level ; i++) {
 240     tempPosition += this->nodesByLevel[i];
 241   }
 242  return tempPosition;
 243 }
 244
 245 void AsClusterFatTree::addComputeNodes(std::vector<int> const& id) {
 246   using std::make_pair;
 247   FatTreeNode* newNode;
 248   for (size_t  i = 0 ; i < id.size() ; i++) {
 249     newNode = new FatTreeNode(id[i], 0, i);
 250     newNode->parents.resize(this->upperLevelNodesNumber[0] * this->lowerLevelPortsNumber[i]);
 251     this->nodes.insert(make_pair(id[i],newNode));
 252   }
 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(tmp[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 }