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),
  62     comm_(comm),
  63     ppRanks_(ppRanks)
  64 {
  65 }
  66
  67 PmeForceSenderGpu::Impl::~Impl() = default;
  68
  69 /*! \brief  sends force buffer address to PP ranks */
  70 void PmeForceSenderGpu::Impl::sendForceBufferAddressToPpRanks(DeviceBuffer<Float3> d_f)
  71 {
  72     // Need to send address to PP rank only for thread-MPI as PP rank pulls
  73     // data using cudamemcpy
  74     if (!GMX_THREAD_MPI)
  75     {
  76         return;
  77     }
  78 #if GMX_MPI
  79     int ind_start = 0;
  80     int ind_end   = 0;
  81     for (const auto& receiver : ppRanks_)
  82     {
  83         ind_start = ind_end;
  84         ind_end   = ind_start + receiver.numAtoms;
  85
  86         // Data will be transferred directly from GPU.
  87         Float3* sendBuf = &d_f[ind_start];
  88
  89         MPI_Send(&sendBuf, sizeof(Float3*), MPI_BYTE, receiver.rankId, 0, comm_);
  90     }
  91 #else
  92     GMX_UNUSED_VALUE(d_f);
  93 #endif
  94 }
  95
  96 /*! \brief Send PME synchronizer directly using CUDA memory copy */
  97 void PmeForceSenderGpu::Impl::sendFSynchronizerToPpCudaDirect(int ppRank)
  98 {
  99     GMX_ASSERT(GMX_THREAD_MPI,
 100                "sendFSynchronizerToPpCudaDirect is expected to be called only for Thread-MPI");
 101
 102     // Data will be pulled directly from PP task
 103 #if GMX_MPI
 104     // TODO Using MPI_Isend would be more efficient, particularly when
 105     // sending to multiple PP ranks
 106     MPI_Send(&pmeForcesReady_, sizeof(GpuEventSynchronizer*), MPI_BYTE, ppRank, 0, comm_);
 107 #else
 108     GMX_UNUSED_VALUE(ppRank);
 109 #endif
 110 }
 111
 112 /*! \brief Send PME data directly using CUDA-aware MPI */
 113 void PmeForceSenderGpu::Impl::sendFToPpCudaMpi(DeviceBuffer<RVec> sendbuf,
 114                                                int                offset,
 115                                                int                numBytes,
 116                                                int                ppRank,
 117                                                MPI_Request*       request)
 118 {
 119     GMX_ASSERT(GMX_LIB_MPI, "sendFToPpCudaMpi is expected to be called only for Lib-MPI");
 120
 121 #if GMX_MPI
 122     // if using GPU direct comm with CUDA-aware MPI, make sure forces are ready on device
 123     // before sending it to PP ranks
 124     pmeForcesReady_->waitForEvent();
 125
 126     MPI_Isend(sendbuf[offset], numBytes, MPI_BYTE, ppRank, 0, comm_, request);
 127
 128 #else
 129     GMX_UNUSED_VALUE(sendbuf);
 130     GMX_UNUSED_VALUE(offset);
 131     GMX_UNUSED_VALUE(numBytes);
 132     GMX_UNUSED_VALUE(ppRank);
 133     GMX_UNUSED_VALUE(request);
 134 #endif
 135 }
 136
 137 PmeForceSenderGpu::PmeForceSenderGpu(GpuEventSynchronizer*  pmeForcesReady,
 138                                      MPI_Comm               comm,
 139                                      gmx::ArrayRef<PpRanks> ppRanks) :
 140     impl_(new Impl(pmeForcesReady, comm, ppRanks))
 141 {
 142 }
 143
 144 PmeForceSenderGpu::~PmeForceSenderGpu() = default;
 145
 146 void PmeForceSenderGpu::sendForceBufferAddressToPpRanks(DeviceBuffer<RVec> d_f)
 147 {
 148     impl_->sendForceBufferAddressToPpRanks(d_f);
 149 }
 150
 151 void PmeForceSenderGpu::sendFSynchronizerToPpCudaDirect(int ppRank)
 152 {
 153     impl_->sendFSynchronizerToPpCudaDirect(ppRank);
 154 }
 155
 156 void PmeForceSenderGpu::sendFToPpCudaMpi(DeviceBuffer<RVec> sendbuf,
 157                                          int                offset,
 158                                          int                numBytes,
 159                                          int                ppRank,
 160                                          MPI_Request*       request)
 161 {
 162     impl_->sendFToPpCudaMpi(sendbuf, offset, numBytes, ppRank, request);
 163 }
 164
 165
 166 } // namespace gmx