src/gromacs/mdlib/domdec_network.c

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2008,2009,2010,2012,2013, 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
  36 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  37 #include <config.h>
  38 #endif
  39
  40 #include <string.h>
  41 #include "domdec_network.h"
  42
  43 #include "gromacs/utility/gmxmpi.h"
  44
  45
  46 #define DDMASTERRANK(dd)   (dd->masterrank)
  47
  48
  49 void dd_sendrecv_int(const gmx_domdec_t gmx_unused *dd,
  50                      int gmx_unused ddimind, int gmx_unused direction,
  51                      int gmx_unused *buf_s, int gmx_unused n_s,
  52                      int gmx_unused *buf_r, int gmx_unused n_r)
  53 {
  54 #ifdef GMX_MPI
  55     int        rank_s, rank_r;
  56     MPI_Status stat;
  57
  58     rank_s = dd->neighbor[ddimind][direction == dddirForward ? 0 : 1];
  59     rank_r = dd->neighbor[ddimind][direction == dddirForward ? 1 : 0];
  60
  61     if (n_s && n_r)
  62     {
  63         MPI_Sendrecv(buf_s, n_s*sizeof(int), MPI_BYTE, rank_s, 0,
  64                      buf_r, n_r*sizeof(int), MPI_BYTE, rank_r, 0,
  65                      dd->mpi_comm_all, &stat);
  66     }
  67     else if (n_s)
  68     {
  69         MPI_Send(    buf_s, n_s*sizeof(int), MPI_BYTE, rank_s, 0,
  70                      dd->mpi_comm_all);
  71     }
  72     else if (n_r)
  73     {
  74         MPI_Recv(    buf_r, n_r*sizeof(int), MPI_BYTE, rank_r, 0,
  75                      dd->mpi_comm_all, &stat);
  76     }
  77
  78 #endif
  79 }
  80
  81 void dd_sendrecv_real(const gmx_domdec_t gmx_unused *dd,
  82                       int gmx_unused ddimind, int gmx_unused direction,
  83                       real gmx_unused *buf_s, int gmx_unused n_s,
  84                       real gmx_unused *buf_r, int gmx_unused n_r)
  85 {
  86 #ifdef GMX_MPI
  87     int        rank_s, rank_r;
  88     MPI_Status stat;
  89
  90     rank_s = dd->neighbor[ddimind][direction == dddirForward ? 0 : 1];
  91     rank_r = dd->neighbor[ddimind][direction == dddirForward ? 1 : 0];
  92
  93     if (n_s && n_r)
  94     {
  95         MPI_Sendrecv(buf_s, n_s*sizeof(real), MPI_BYTE, rank_s, 0,
  96                      buf_r, n_r*sizeof(real), MPI_BYTE, rank_r, 0,
  97                      dd->mpi_comm_all, &stat);
  98     }
  99     else if (n_s)
 100     {
 101         MPI_Send(    buf_s, n_s*sizeof(real), MPI_BYTE, rank_s, 0,
 102                      dd->mpi_comm_all);
 103     }
 104     else if (n_r)
 105     {
 106         MPI_Recv(    buf_r, n_r*sizeof(real), MPI_BYTE, rank_r, 0,
 107                      dd->mpi_comm_all, &stat);
 108     }
 109
 110 #endif
 111 }
 112
 113 void dd_sendrecv_rvec(const gmx_domdec_t gmx_unused *dd,
 114                       int gmx_unused ddimind, int gmx_unused direction,
 115                       rvec gmx_unused *buf_s, int gmx_unused n_s,
 116                       rvec gmx_unused *buf_r, int gmx_unused n_r)
 117 {
 118 #ifdef GMX_MPI
 119     int        rank_s, rank_r;
 120     MPI_Status stat;
 121
 122     rank_s = dd->neighbor[ddimind][direction == dddirForward ? 0 : 1];
 123     rank_r = dd->neighbor[ddimind][direction == dddirForward ? 1 : 0];
 124
 125     if (n_s && n_r)
 126     {
 127         MPI_Sendrecv(buf_s[0], n_s*sizeof(rvec), MPI_BYTE, rank_s, 0,
 128                      buf_r[0], n_r*sizeof(rvec), MPI_BYTE, rank_r, 0,
 129                      dd->mpi_comm_all, &stat);
 130     }
 131     else if (n_s)
 132     {
 133         MPI_Send(    buf_s[0], n_s*sizeof(rvec), MPI_BYTE, rank_s, 0,
 134                      dd->mpi_comm_all);
 135     }
 136     else if (n_r)
 137     {
 138         MPI_Recv(    buf_r[0], n_r*sizeof(rvec), MPI_BYTE, rank_r, 0,
 139                      dd->mpi_comm_all, &stat);
 140     }
 141
 142 #endif
 143 }
 144
 145 void dd_sendrecv2_rvec(const gmx_domdec_t gmx_unused *dd,
 146                        int gmx_unused ddimind,
 147                        rvec gmx_unused *buf_s_fw, int gmx_unused n_s_fw,
 148                        rvec gmx_unused *buf_r_fw, int gmx_unused n_r_fw,
 149                        rvec gmx_unused *buf_s_bw, int gmx_unused n_s_bw,
 150                        rvec gmx_unused *buf_r_bw, int gmx_unused n_r_bw)
 151 {
 152 #ifdef GMX_MPI
 153     int         rank_fw, rank_bw, nreq;
 154     MPI_Request req[4];
 155     MPI_Status  stat[4];
 156
 157     rank_fw = dd->neighbor[ddimind][0];
 158     rank_bw = dd->neighbor[ddimind][1];
 159
 160     if (!dd->bSendRecv2)
 161     {
 162         /* Try to send and receive in two directions simultaneously.
 163          * Should be faster, especially on machines
 164          * with full 3D communication networks.
 165          * However, it could be that communication libraries are
 166          * optimized for MPI_Sendrecv and non-blocking MPI calls
 167          * are slower.
 168          * SendRecv2 can be turned on with the env.var. GMX_DD_SENDRECV2
 169          */
 170         nreq = 0;
 171         if (n_r_fw)
 172         {
 173             MPI_Irecv(buf_r_fw[0], n_r_fw*sizeof(rvec), MPI_BYTE,
 174                       rank_bw, 0, dd->mpi_comm_all, &req[nreq++]);
 175         }
 176         if (n_r_bw)
 177         {
 178             MPI_Irecv(buf_r_bw[0], n_r_bw*sizeof(rvec), MPI_BYTE,
 179                       rank_fw, 1, dd->mpi_comm_all, &req[nreq++]);
 180         }
 181         if (n_s_fw)
 182         {
 183             MPI_Isend(buf_s_fw[0], n_s_fw*sizeof(rvec), MPI_BYTE,
 184                       rank_fw, 0, dd->mpi_comm_all, &req[nreq++]);
 185         }
 186         if (n_s_bw)
 187         {
 188             MPI_Isend(buf_s_bw[0], n_s_bw*sizeof(rvec), MPI_BYTE,
 189                       rank_bw, 1, dd->mpi_comm_all, &req[nreq++]);
 190         }
 191         if (nreq)
 192         {
 193             MPI_Waitall(nreq, req, stat);
 194         }
 195     }
 196     else
 197     {
 198         /* Communicate in two ordered phases.
 199          * This is slower, even on a dual-core Opteron cluster
 200          * with a single full-duplex network connection per machine.
 201          */
 202         /* Forward */
 203         MPI_Sendrecv(buf_s_fw[0], n_s_fw*sizeof(rvec), MPI_BYTE, rank_fw, 0,
 204                      buf_r_fw[0], n_r_fw*sizeof(rvec), MPI_BYTE, rank_bw, 0,
 205                      dd->mpi_comm_all, &stat[0]);
 206         /* Backward */
 207         MPI_Sendrecv(buf_s_bw[0], n_s_bw*sizeof(rvec), MPI_BYTE, rank_bw, 0,
 208                      buf_r_bw[0], n_r_bw*sizeof(rvec), MPI_BYTE, rank_fw, 0,
 209                      dd->mpi_comm_all, &stat[0]);
 210     }
 211 #endif
 212 }
 213
 214 /* IBM's BlueGene(/L) MPI_Bcast dereferences the data pointer
 215  * even when 0 == nbytes, so we protect calls to it on BlueGene.
 216  * Fortunately dd_bcast() and dd_bcastc() are only
 217  * called during DD setup and partition.
 218  */
 219
 220 void dd_bcast(gmx_domdec_t gmx_unused *dd, int gmx_unused nbytes, void gmx_unused *data)
 221 {
 222 #ifdef GMX_MPI
 223 #ifdef GMX_BLUEGENE
 224     if (nbytes > 0)
 225     {
 226 #endif
 227     MPI_Bcast(data, nbytes, MPI_BYTE,
 228               DDMASTERRANK(dd), dd->mpi_comm_all);
 229 #ifdef GMX_BLUEGENE
 230 }
 231 #endif
 232 #endif
 233 }
 234
 235 void dd_bcastc(gmx_domdec_t *dd, int nbytes, void *src, void *dest)
 236 {
 237     if (DDMASTER(dd))
 238     {
 239         memcpy(dest, src, nbytes);
 240     }
 241 #ifdef GMX_MPI
 242 #ifdef GMX_BLUEGENE
 243     if (nbytes > 0)
 244     {
 245 #endif
 246     MPI_Bcast(dest, nbytes, MPI_BYTE,
 247               DDMASTERRANK(dd), dd->mpi_comm_all);
 248 #ifdef GMX_BLUEGENE
 249 }
 250 #endif
 251 #endif
 252 }
 253
 254 void dd_scatter(gmx_domdec_t gmx_unused *dd, int gmx_unused nbytes, void gmx_unused *src, void gmx_unused *dest)
 255 {
 256 #ifdef GMX_MPI
 257     MPI_Scatter(src, nbytes, MPI_BYTE,
 258                 dest, nbytes, MPI_BYTE,
 259                 DDMASTERRANK(dd), dd->mpi_comm_all);
 260 #endif
 261 }
 262
 263 void dd_gather(gmx_domdec_t gmx_unused *dd, int gmx_unused nbytes, void gmx_unused *src, void gmx_unused *dest)
 264 {
 265 #ifdef GMX_MPI
 266     MPI_Gather(src, nbytes, MPI_BYTE,
 267                dest, nbytes, MPI_BYTE,
 268                DDMASTERRANK(dd), dd->mpi_comm_all);
 269 #endif
 270 }
 271
 272 void dd_scatterv(gmx_domdec_t gmx_unused *dd,
 273                  int gmx_unused *scounts, int gmx_unused *disps, void gmx_unused *sbuf,
 274                  int gmx_unused rcount, void gmx_unused *rbuf)
 275 {
 276 #ifdef GMX_MPI
 277     int dum;
 278
 279     if (rcount == 0)
 280     {
 281         /* MPI does not allow NULL pointers */
 282         rbuf = &dum;
 283     }
 284     MPI_Scatterv(sbuf, scounts, disps, MPI_BYTE,
 285                  rbuf, rcount, MPI_BYTE,
 286                  DDMASTERRANK(dd), dd->mpi_comm_all);
 287 #endif
 288 }
 289
 290 void dd_gatherv(gmx_domdec_t gmx_unused *dd,
 291                 int gmx_unused scount, void gmx_unused *sbuf,
 292                 int gmx_unused *rcounts, int gmx_unused *disps, void gmx_unused *rbuf)
 293 {
 294 #ifdef GMX_MPI
 295     int dum;
 296
 297     if (scount == 0)
 298     {
 299         /* MPI does not allow NULL pointers */
 300         sbuf = &dum;
 301     }
 302     MPI_Gatherv(sbuf, scount, MPI_BYTE,
 303                 rbuf, rcounts, disps, MPI_BYTE,
 304                 DDMASTERRANK(dd), dd->mpi_comm_all);
 305 #endif
 306 }