src/gromacs/mdlib/domdec_network.c

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2008,2009,2010,2012,2013,2014, 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 #include "gmxpre.h"
  37
  38 #include "config.h"
  39
  40 #include <string.h>
  41 #include "gromacs/legacyheaders/types/commrec.h"
  42 #include "gromacs/legacyheaders/domdec_network.h"
  43
  44 #include "gromacs/utility/gmxmpi.h"
  45
  46
  47 #define DDMASTERRANK(dd)   (dd->masterrank)
  48
  49
  50 void dd_sendrecv_int(const gmx_domdec_t gmx_unused *dd,
  51                      int gmx_unused ddimind, int gmx_unused direction,
  52                      int gmx_unused *buf_s, int gmx_unused n_s,
  53                      int gmx_unused *buf_r, int gmx_unused n_r)
  54 {
  55 #ifdef GMX_MPI
  56     int        rank_s, rank_r;
  57     MPI_Status stat;
  58
  59     rank_s = dd->neighbor[ddimind][direction == dddirForward ? 0 : 1];
  60     rank_r = dd->neighbor[ddimind][direction == dddirForward ? 1 : 0];
  61
  62     if (n_s && n_r)
  63     {
  64         MPI_Sendrecv(buf_s, n_s*sizeof(int), MPI_BYTE, rank_s, 0,
  65                      buf_r, n_r*sizeof(int), MPI_BYTE, rank_r, 0,
  66                      dd->mpi_comm_all, &stat);
  67     }
  68     else if (n_s)
  69     {
  70         MPI_Send(    buf_s, n_s*sizeof(int), MPI_BYTE, rank_s, 0,
  71                      dd->mpi_comm_all);
  72     }
  73     else if (n_r)
  74     {
  75         MPI_Recv(    buf_r, n_r*sizeof(int), MPI_BYTE, rank_r, 0,
  76                      dd->mpi_comm_all, &stat);
  77     }
  78
  79 #endif
  80 }
  81
  82 void dd_sendrecv_real(const gmx_domdec_t gmx_unused *dd,
  83                       int gmx_unused ddimind, int gmx_unused direction,
  84                       real gmx_unused *buf_s, int gmx_unused n_s,
  85                       real gmx_unused *buf_r, int gmx_unused n_r)
  86 {
  87 #ifdef GMX_MPI
  88     int        rank_s, rank_r;
  89     MPI_Status stat;
  90
  91     rank_s = dd->neighbor[ddimind][direction == dddirForward ? 0 : 1];
  92     rank_r = dd->neighbor[ddimind][direction == dddirForward ? 1 : 0];
  93
  94     if (n_s && n_r)
  95     {
  96         MPI_Sendrecv(buf_s, n_s*sizeof(real), MPI_BYTE, rank_s, 0,
  97                      buf_r, n_r*sizeof(real), MPI_BYTE, rank_r, 0,
  98                      dd->mpi_comm_all, &stat);
  99     }
 100     else if (n_s)
 101     {
 102         MPI_Send(    buf_s, n_s*sizeof(real), MPI_BYTE, rank_s, 0,
 103                      dd->mpi_comm_all);
 104     }
 105     else if (n_r)
 106     {
 107         MPI_Recv(    buf_r, n_r*sizeof(real), MPI_BYTE, rank_r, 0,
 108                      dd->mpi_comm_all, &stat);
 109     }
 110
 111 #endif
 112 }
 113
 114 void dd_sendrecv_rvec(const gmx_domdec_t gmx_unused *dd,
 115                       int gmx_unused ddimind, int gmx_unused direction,
 116                       rvec gmx_unused *buf_s, int gmx_unused n_s,
 117                       rvec gmx_unused *buf_r, int gmx_unused n_r)
 118 {
 119 #ifdef GMX_MPI
 120     int        rank_s, rank_r;
 121     MPI_Status stat;
 122
 123     rank_s = dd->neighbor[ddimind][direction == dddirForward ? 0 : 1];
 124     rank_r = dd->neighbor[ddimind][direction == dddirForward ? 1 : 0];
 125
 126     if (n_s && n_r)
 127     {
 128         MPI_Sendrecv(buf_s[0], n_s*sizeof(rvec), MPI_BYTE, rank_s, 0,
 129                      buf_r[0], n_r*sizeof(rvec), MPI_BYTE, rank_r, 0,
 130                      dd->mpi_comm_all, &stat);
 131     }
 132     else if (n_s)
 133     {
 134         MPI_Send(    buf_s[0], n_s*sizeof(rvec), MPI_BYTE, rank_s, 0,
 135                      dd->mpi_comm_all);
 136     }
 137     else if (n_r)
 138     {
 139         MPI_Recv(    buf_r[0], n_r*sizeof(rvec), MPI_BYTE, rank_r, 0,
 140                      dd->mpi_comm_all, &stat);
 141     }
 142
 143 #endif
 144 }
 145
 146 void dd_sendrecv2_rvec(const gmx_domdec_t gmx_unused *dd,
 147                        int gmx_unused ddimind,
 148                        rvec gmx_unused *buf_s_fw, int gmx_unused n_s_fw,
 149                        rvec gmx_unused *buf_r_fw, int gmx_unused n_r_fw,
 150                        rvec gmx_unused *buf_s_bw, int gmx_unused n_s_bw,
 151                        rvec gmx_unused *buf_r_bw, int gmx_unused n_r_bw)
 152 {
 153 #ifdef GMX_MPI
 154     int         rank_fw, rank_bw, nreq;
 155     MPI_Request req[4];
 156     MPI_Status  stat[4];
 157
 158     rank_fw = dd->neighbor[ddimind][0];
 159     rank_bw = dd->neighbor[ddimind][1];
 160
 161     if (!dd->bSendRecv2)
 162     {
 163         /* Try to send and receive in two directions simultaneously.
 164          * Should be faster, especially on machines
 165          * with full 3D communication networks.
 166          * However, it could be that communication libraries are
 167          * optimized for MPI_Sendrecv and non-blocking MPI calls
 168          * are slower.
 169          * SendRecv2 can be turned on with the env.var. GMX_DD_SENDRECV2
 170          */
 171         nreq = 0;
 172         if (n_r_fw)
 173         {
 174             MPI_Irecv(buf_r_fw[0], n_r_fw*sizeof(rvec), MPI_BYTE,
 175                       rank_bw, 0, dd->mpi_comm_all, &req[nreq++]);
 176         }
 177         if (n_r_bw)
 178         {
 179             MPI_Irecv(buf_r_bw[0], n_r_bw*sizeof(rvec), MPI_BYTE,
 180                       rank_fw, 1, dd->mpi_comm_all, &req[nreq++]);
 181         }
 182         if (n_s_fw)
 183         {
 184             MPI_Isend(buf_s_fw[0], n_s_fw*sizeof(rvec), MPI_BYTE,
 185                       rank_fw, 0, dd->mpi_comm_all, &req[nreq++]);
 186         }
 187         if (n_s_bw)
 188         {
 189             MPI_Isend(buf_s_bw[0], n_s_bw*sizeof(rvec), MPI_BYTE,
 190                       rank_bw, 1, dd->mpi_comm_all, &req[nreq++]);
 191         }
 192         if (nreq)
 193         {
 194             MPI_Waitall(nreq, req, stat);
 195         }
 196     }
 197     else
 198     {
 199         /* Communicate in two ordered phases.
 200          * This is slower, even on a dual-core Opteron cluster
 201          * with a single full-duplex network connection per machine.
 202          */
 203         /* Forward */
 204         MPI_Sendrecv(buf_s_fw[0], n_s_fw*sizeof(rvec), MPI_BYTE, rank_fw, 0,
 205                      buf_r_fw[0], n_r_fw*sizeof(rvec), MPI_BYTE, rank_bw, 0,
 206                      dd->mpi_comm_all, &stat[0]);
 207         /* Backward */
 208         MPI_Sendrecv(buf_s_bw[0], n_s_bw*sizeof(rvec), MPI_BYTE, rank_bw, 0,
 209                      buf_r_bw[0], n_r_bw*sizeof(rvec), MPI_BYTE, rank_fw, 0,
 210                      dd->mpi_comm_all, &stat[0]);
 211     }
 212 #endif
 213 }
 214
 215 /* IBM's BlueGene(/L) MPI_Bcast dereferences the data pointer
 216  * even when 0 == nbytes, so we protect calls to it on BlueGene.
 217  * Fortunately dd_bcast() and dd_bcastc() are only
 218  * called during DD setup and partition.
 219  */
 220
 221 void dd_bcast(gmx_domdec_t gmx_unused *dd, int gmx_unused nbytes, void gmx_unused *data)
 222 {
 223 #ifdef GMX_MPI
 224 #ifdef GMX_BLUEGENE
 225     if (nbytes > 0)
 226     {
 227 #endif
 228     MPI_Bcast(data, nbytes, MPI_BYTE,
 229               DDMASTERRANK(dd), dd->mpi_comm_all);
 230 #ifdef GMX_BLUEGENE
 231 }
 232 #endif
 233 #endif
 234 }
 235
 236 void dd_bcastc(gmx_domdec_t *dd, int nbytes, void *src, void *dest)
 237 {
 238     if (DDMASTER(dd))
 239     {
 240         memcpy(dest, src, nbytes);
 241     }
 242 #ifdef GMX_MPI
 243 #ifdef GMX_BLUEGENE
 244     if (nbytes > 0)
 245     {
 246 #endif
 247     MPI_Bcast(dest, nbytes, MPI_BYTE,
 248               DDMASTERRANK(dd), dd->mpi_comm_all);
 249 #ifdef GMX_BLUEGENE
 250 }
 251 #endif
 252 #endif
 253 }
 254
 255 void dd_scatter(gmx_domdec_t gmx_unused *dd, int gmx_unused nbytes, void gmx_unused *src, void gmx_unused *dest)
 256 {
 257 #ifdef GMX_MPI
 258     MPI_Scatter(src, nbytes, MPI_BYTE,
 259                 dest, nbytes, MPI_BYTE,
 260                 DDMASTERRANK(dd), dd->mpi_comm_all);
 261 #endif
 262 }
 263
 264 void dd_gather(gmx_domdec_t gmx_unused *dd, int gmx_unused nbytes, void gmx_unused *src, void gmx_unused *dest)
 265 {
 266 #ifdef GMX_MPI
 267     MPI_Gather(src, nbytes, MPI_BYTE,
 268                dest, nbytes, MPI_BYTE,
 269                DDMASTERRANK(dd), dd->mpi_comm_all);
 270 #endif
 271 }
 272
 273 void dd_scatterv(gmx_domdec_t gmx_unused *dd,
 274                  int gmx_unused *scounts, int gmx_unused *disps, void gmx_unused *sbuf,
 275                  int gmx_unused rcount, void gmx_unused *rbuf)
 276 {
 277 #ifdef GMX_MPI
 278     int dum;
 279
 280     if (rcount == 0)
 281     {
 282         /* MPI does not allow NULL pointers */
 283         rbuf = &dum;
 284     }
 285     MPI_Scatterv(sbuf, scounts, disps, MPI_BYTE,
 286                  rbuf, rcount, MPI_BYTE,
 287                  DDMASTERRANK(dd), dd->mpi_comm_all);
 288 #endif
 289 }
 290
 291 void dd_gatherv(gmx_domdec_t gmx_unused *dd,
 292                 int gmx_unused scount, void gmx_unused *sbuf,
 293                 int gmx_unused *rcounts, int gmx_unused *disps, void gmx_unused *rbuf)
 294 {
 295 #ifdef GMX_MPI
 296     int dum;
 297
 298     if (scount == 0)
 299     {
 300         /* MPI does not allow NULL pointers */
 301         sbuf = &dum;
 302     }
 303     MPI_Gatherv(sbuf, scount, MPI_BYTE,
 304                 rbuf, rcounts, disps, MPI_BYTE,
 305                 DDMASTERRANK(dd), dd->mpi_comm_all);
 306 #endif
 307 }