src/gromacs/ewald/pme_force_sender_gpu_impl.cu

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2019,2020,2021, by the GROMACS development team, led by
   5  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   6  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   7  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
   8  *
   9  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  11  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  12  * of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with GROMACS; if not, see
  21  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  22  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  23  *
  24  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  25  * consider that scientific software is very special. Version
  26  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  27  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  28  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  29  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  30  * official version at http://www.gromacs.org.
  31  *
  32  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  33  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  34  */
  35 /*! \internal \file
  36  *
  37  * \brief Implements PME-PP communication using CUDA
  38  *
  39  *
  40  * \author Alan Gray <alang@nvidia.com>
  41  *
  42  * \ingroup module_ewald
  43  */
  44 #include "gmxpre.h"
  45
  46 #include "pme_force_sender_gpu_impl.h"
  47
  48 #include "config.h"
  49
  50 #include "gromacs/gpu_utils/cudautils.cuh"
  51 #include "gromacs/gpu_utils/gpueventsynchronizer.cuh"
  52 #include "gromacs/utility/gmxmpi.h"
  53
  54 namespace gmx
  55 {
  56
  57 /*! \brief Create PME-PP GPU communication object */
  58 PmeForceSenderGpu::Impl::Impl(GpuEventSynchronizer*  pmeForcesReady,
  59                               MPI_Comm               comm,
  60                               gmx::ArrayRef<PpRanks> ppRanks) :
  61     pmeForcesReady_(pmeForcesReady), comm_(comm), ppRanks_(ppRanks)
  62 {
  63 }
  64
  65 PmeForceSenderGpu::Impl::~Impl() = default;
  66
  67 /*! \brief  sends force buffer address to PP ranks */
  68 void PmeForceSenderGpu::Impl::sendForceBufferAddressToPpRanks(DeviceBuffer<Float3> d_f)
  69 {
  70     // Need to send address to PP rank only for thread-MPI as PP rank pulls
  71     // data using cudamemcpy
  72     if (!GMX_THREAD_MPI)
  73     {
  74         return;
  75     }
  76 #if GMX_MPI
  77     int ind_start = 0;
  78     int ind_end   = 0;
  79     for (const auto& receiver : ppRanks_)
  80     {
  81         ind_start = ind_end;
  82         ind_end   = ind_start + receiver.numAtoms;
  83
  84         // Data will be transferred directly from GPU.
  85         Float3* sendBuf = &d_f[ind_start];
  86
  87         MPI_Send(&sendBuf, sizeof(Float3*), MPI_BYTE, receiver.rankId, 0, comm_);
  88     }
  89 #else
  90     GMX_UNUSED_VALUE(d_f);
  91 #endif
  92 }
  93
  94 /*! \brief Send PME synchronizer directly using CUDA memory copy */
  95 void PmeForceSenderGpu::Impl::sendFSynchronizerToPpCudaDirect(int ppRank)
  96 {
  97     GMX_ASSERT(GMX_THREAD_MPI,
  98                "sendFSynchronizerToPpCudaDirect is expected to be called only for Thread-MPI");
  99
 100     // Data will be pulled directly from PP task
 101 #if GMX_MPI
 102     // TODO Using MPI_Isend would be more efficient, particularly when
 103     // sending to multiple PP ranks
 104     // NOLINTNEXTLINE(bugprone-sizeof-expression)
 105     MPI_Send(&pmeForcesReady_, sizeof(GpuEventSynchronizer*), MPI_BYTE, ppRank, 0, comm_);
 106 #else
 107     GMX_UNUSED_VALUE(ppRank);
 108 #endif
 109 }
 110
 111 /*! \brief Send PME data directly using CUDA-aware MPI */
 112 void PmeForceSenderGpu::Impl::sendFToPpCudaMpi(DeviceBuffer<RVec> sendbuf,
 113                                                int                offset,
 114                                                int                numBytes,
 115                                                int                ppRank,
 116                                                MPI_Request*       request)
 117 {
 118     GMX_ASSERT(GMX_LIB_MPI, "sendFToPpCudaMpi is expected to be called only for Lib-MPI");
 119
 120 #if GMX_MPI
 121     // if using GPU direct comm with CUDA-aware MPI, make sure forces are ready on device
 122     // before sending it to PP ranks
 123     pmeForcesReady_->waitForEvent();
 124
 125     MPI_Isend(sendbuf[offset], numBytes, MPI_BYTE, ppRank, 0, comm_, request);
 126
 127 #else
 128     GMX_UNUSED_VALUE(sendbuf);
 129     GMX_UNUSED_VALUE(offset);
 130     GMX_UNUSED_VALUE(numBytes);
 131     GMX_UNUSED_VALUE(ppRank);
 132     GMX_UNUSED_VALUE(request);
 133 #endif
 134 }
 135
 136 PmeForceSenderGpu::PmeForceSenderGpu(GpuEventSynchronizer*  pmeForcesReady,
 137                                      MPI_Comm               comm,
 138                                      gmx::ArrayRef<PpRanks> ppRanks) :
 139     impl_(new Impl(pmeForcesReady, comm, ppRanks))
 140 {
 141 }
 142
 143 PmeForceSenderGpu::~PmeForceSenderGpu() = default;
 144
 145 void PmeForceSenderGpu::sendForceBufferAddressToPpRanks(DeviceBuffer<RVec> d_f)
 146 {
 147     impl_->sendForceBufferAddressToPpRanks(d_f);
 148 }
 149
 150 void PmeForceSenderGpu::sendFSynchronizerToPpCudaDirect(int ppRank)
 151 {
 152     impl_->sendFSynchronizerToPpCudaDirect(ppRank);
 153 }
 154
 155 void PmeForceSenderGpu::sendFToPpCudaMpi(DeviceBuffer<RVec> sendbuf,
 156                                          int                offset,
 157                                          int                numBytes,
 158                                          int                ppRank,
 159                                          MPI_Request*       request)
 160 {
 161     impl_->sendFToPpCudaMpi(sendbuf, offset, numBytes, ppRank, request);
 162 }
 163
 164
 165 } // namespace gmx