src/smpi/colls/allreduce/allreduce-smp-binomial.cpp

   1 /* Copyright (c) 2013-2019. The SimGrid Team.
   2  * All rights reserved.                                                     */
   3
   4 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   5  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
   6
   7 #include "../colls_private.hpp"
   8 /* IMPLEMENTED BY PITCH PATARASUK
   9    Non-topoloty-specific (however, number of cores/node need to be changed)
  10    all-reduce operation designed for smp clusters
  11    It uses 2-layer communication: binomial for both intra-communication
  12    inter-communication*/
  13
  14
  15 /* ** NOTE **
  16    Use -DMPICH2 if this code does not compile.
  17    MPICH1 code also work on MPICH2 on our cluster and the performance are similar.
  18    This code assume commutative and associative reduce operator (MPI_SUM, MPI_MAX, etc).
  19 */
  20
  21 //#include <star-reduction.c>
  22
  23 /*
  24 This fucntion performs all-reduce operation as follow.
  25 1) binomial_tree reduce inside each SMP node
  26 2) binomial_tree reduce intra-communication between root of each SMP node
  27 3) binomial_tree bcast intra-communication between root of each SMP node
  28 4) binomial_tree bcast inside each SMP node
  29 */
  30 namespace simgrid{
  31 namespace smpi{
  32 int Coll_allreduce_smp_binomial::allreduce(const void *send_buf, void *recv_buf,
  33                                            int count, MPI_Datatype dtype,
  34                                            MPI_Op op, MPI_Comm comm)
  35 {
  36   int comm_size, rank;
  37   int tag = COLL_TAG_ALLREDUCE;
  38   int mask, src, dst;
  39
  40   if(comm->get_leaders_comm()==MPI_COMM_NULL){
  41     comm->init_smp();
  42   }
  43   int num_core=1;
  44   if (comm->is_uniform()){
  45     num_core = comm->get_intra_comm()->size();
  46   }
  47   MPI_Status status;
  48
  49   comm_size=comm->size();
  50   rank=comm->rank();
  51   MPI_Aint extent, lb;
  52   dtype->extent(&lb, &extent);
  53   unsigned char* tmp_buf = smpi_get_tmp_sendbuffer(count * extent);
  54
  55   /* compute intra and inter ranking */
  56   int intra_rank, inter_rank;
  57   intra_rank = rank % num_core;
  58   inter_rank = rank / num_core;
  59
  60   /* size of processes participate in intra communications =>
  61      should be equal to number of machines */
  62   int inter_comm_size = (comm_size + num_core - 1) / num_core;
  63
  64   /* copy input buffer to output buffer */
  65   Request::sendrecv(send_buf, count, dtype, rank, tag,
  66                recv_buf, count, dtype, rank, tag, comm, &status);
  67
  68   /* start binomial reduce intra communication inside each SMP node */
  69   mask = 1;
  70   while (mask < num_core) {
  71     if ((mask & intra_rank) == 0) {
  72       src = (inter_rank * num_core) + (intra_rank | mask);
  73       if (src < comm_size) {
  74         Request::recv(tmp_buf, count, dtype, src, tag, comm, &status);
  75         if(op!=MPI_OP_NULL) op->apply( tmp_buf, recv_buf, &count, dtype);
  76       }
  77     } else {
  78       dst = (inter_rank * num_core) + (intra_rank & (~mask));
  79       Request::send(recv_buf, count, dtype, dst, tag, comm);
  80       break;
  81     }
  82     mask <<= 1;
  83   }
  84
  85   /* start binomial reduce inter-communication between each SMP nodes:
  86      each node only have one process that can communicate to other nodes */
  87   if (intra_rank == 0) {
  88     mask = 1;
  89     while (mask < inter_comm_size) {
  90       if ((mask & inter_rank) == 0) {
  91         src = (inter_rank | mask) * num_core;
  92         if (src < comm_size) {
  93           Request::recv(tmp_buf, count, dtype, src, tag, comm, &status);
  94           if(op!=MPI_OP_NULL) op->apply( tmp_buf, recv_buf, &count, dtype);
  95         }
  96       } else {
  97         dst = (inter_rank & (~mask)) * num_core;
  98         Request::send(recv_buf, count, dtype, dst, tag, comm);
  99         break;
 100       }
 101       mask <<= 1;
 102     }
 103   }
 104
 105   /* start binomial broadcast inter-communication between each SMP nodes:
 106      each node only have one process that can communicate to other nodes */
 107   if (intra_rank == 0) {
 108     mask = 1;
 109     while (mask < inter_comm_size) {
 110       if (inter_rank & mask) {
 111         src = (inter_rank - mask) * num_core;
 112         Request::recv(recv_buf, count, dtype, src, tag, comm, &status);
 113         break;
 114       }
 115       mask <<= 1;
 116     }
 117     mask >>= 1;
 118
 119     while (mask > 0) {
 120       if (inter_rank < inter_comm_size) {
 121         dst = (inter_rank + mask) * num_core;
 122         if (dst < comm_size) {
 123           Request::send(recv_buf, count, dtype, dst, tag, comm);
 124         }
 125       }
 126       mask >>= 1;
 127     }
 128   }
 129
 130   /* start binomial broadcast intra-communication inside each SMP nodes */
 131   int num_core_in_current_smp = num_core;
 132   if (inter_rank == (inter_comm_size - 1)) {
 133     num_core_in_current_smp = comm_size - (inter_rank * num_core);
 134   }
 135   mask = 1;
 136   while (mask < num_core_in_current_smp) {
 137     if (intra_rank & mask) {
 138       src = (inter_rank * num_core) + (intra_rank - mask);
 139       Request::recv(recv_buf, count, dtype, src, tag, comm, &status);
 140       break;
 141     }
 142     mask <<= 1;
 143   }
 144   mask >>= 1;
 145
 146   while (mask > 0) {
 147     dst = (inter_rank * num_core) + (intra_rank + mask);
 148     if (dst < comm_size) {
 149       Request::send(recv_buf, count, dtype, dst, tag, comm);
 150     }
 151     mask >>= 1;
 152   }
 153
 154   smpi_free_tmp_buffer(tmp_buf);
 155   return MPI_SUCCESS;
 156 }
 157 }
 158 }