src/gromacs/mdlib/domdec_network.cpp

   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 "gromacs/legacyheaders/domdec_network.h"
  39
  40 #include "config.h"
  41
  42 #include <string.h>
  43
  44 #include "gromacs/legacyheaders/types/commrec.h"
  45 #include "gromacs/utility/gmxmpi.h"
  46
  47
  48 #define DDMASTERRANK(dd)   (dd->masterrank)
  49
  50
  51 void dd_sendrecv_int(const gmx_domdec_t gmx_unused *dd,
  52                      int gmx_unused ddimind, int gmx_unused direction,
  53                      int gmx_unused *buf_s, int gmx_unused n_s,
  54                      int gmx_unused *buf_r, int gmx_unused n_r)
  55 {
  56 #ifdef GMX_MPI
  57     int        rank_s, rank_r;
  58     MPI_Status stat;
  59
  60     rank_s = dd->neighbor[ddimind][direction == dddirForward ? 0 : 1];
  61     rank_r = dd->neighbor[ddimind][direction == dddirForward ? 1 : 0];
  62
  63     if (n_s && n_r)
  64     {
  65         MPI_Sendrecv(buf_s, n_s*sizeof(int), MPI_BYTE, rank_s, 0,
  66                      buf_r, n_r*sizeof(int), MPI_BYTE, rank_r, 0,
  67                      dd->mpi_comm_all, &stat);
  68     }
  69     else if (n_s)
  70     {
  71         MPI_Send(    buf_s, n_s*sizeof(int), MPI_BYTE, rank_s, 0,
  72                      dd->mpi_comm_all);
  73     }
  74     else if (n_r)
  75     {
  76         MPI_Recv(    buf_r, n_r*sizeof(int), MPI_BYTE, rank_r, 0,
  77                      dd->mpi_comm_all, &stat);
  78     }
  79
  80 #endif
  81 }
  82
  83 void dd_sendrecv_real(const gmx_domdec_t gmx_unused *dd,
  84                       int gmx_unused ddimind, int gmx_unused direction,
  85                       real gmx_unused *buf_s, int gmx_unused n_s,
  86                       real gmx_unused *buf_r, int gmx_unused n_r)
  87 {
  88 #ifdef GMX_MPI
  89     int        rank_s, rank_r;
  90     MPI_Status stat;
  91
  92     rank_s = dd->neighbor[ddimind][direction == dddirForward ? 0 : 1];
  93     rank_r = dd->neighbor[ddimind][direction == dddirForward ? 1 : 0];
  94
  95     if (n_s && n_r)
  96     {
  97         MPI_Sendrecv(buf_s, n_s*sizeof(real), MPI_BYTE, rank_s, 0,
  98                      buf_r, n_r*sizeof(real), MPI_BYTE, rank_r, 0,
  99                      dd->mpi_comm_all, &stat);
 100     }
 101     else if (n_s)
 102     {
 103         MPI_Send(    buf_s, n_s*sizeof(real), MPI_BYTE, rank_s, 0,
 104                      dd->mpi_comm_all);
 105     }
 106     else if (n_r)
 107     {
 108         MPI_Recv(    buf_r, n_r*sizeof(real), MPI_BYTE, rank_r, 0,
 109                      dd->mpi_comm_all, &stat);
 110     }
 111
 112 #endif
 113 }
 114
 115 void dd_sendrecv_rvec(const gmx_domdec_t gmx_unused *dd,
 116                       int gmx_unused ddimind, int gmx_unused direction,
 117                       rvec gmx_unused *buf_s, int gmx_unused n_s,
 118                       rvec gmx_unused *buf_r, int gmx_unused n_r)
 119 {
 120 #ifdef GMX_MPI
 121     int        rank_s, rank_r;
 122     MPI_Status stat;
 123
 124     rank_s = dd->neighbor[ddimind][direction == dddirForward ? 0 : 1];
 125     rank_r = dd->neighbor[ddimind][direction == dddirForward ? 1 : 0];
 126
 127     if (n_s && n_r)
 128     {
 129         MPI_Sendrecv(buf_s[0], n_s*sizeof(rvec), MPI_BYTE, rank_s, 0,
 130                      buf_r[0], n_r*sizeof(rvec), MPI_BYTE, rank_r, 0,
 131                      dd->mpi_comm_all, &stat);
 132     }
 133     else if (n_s)
 134     {
 135         MPI_Send(    buf_s[0], n_s*sizeof(rvec), MPI_BYTE, rank_s, 0,
 136                      dd->mpi_comm_all);
 137     }
 138     else if (n_r)
 139     {
 140         MPI_Recv(    buf_r[0], n_r*sizeof(rvec), MPI_BYTE, rank_r, 0,
 141                      dd->mpi_comm_all, &stat);
 142     }
 143
 144 #endif
 145 }
 146
 147 void dd_sendrecv2_rvec(const gmx_domdec_t gmx_unused *dd,
 148                        int gmx_unused ddimind,
 149                        rvec gmx_unused *buf_s_fw, int gmx_unused n_s_fw,
 150                        rvec gmx_unused *buf_r_fw, int gmx_unused n_r_fw,
 151                        rvec gmx_unused *buf_s_bw, int gmx_unused n_s_bw,
 152                        rvec gmx_unused *buf_r_bw, int gmx_unused n_r_bw)
 153 {
 154 #ifdef GMX_MPI
 155     int         rank_fw, rank_bw, nreq;
 156     MPI_Request req[4];
 157     MPI_Status  stat[4];
 158
 159     rank_fw = dd->neighbor[ddimind][0];
 160     rank_bw = dd->neighbor[ddimind][1];
 161
 162     if (!dd->bSendRecv2)
 163     {
 164         /* Try to send and receive in two directions simultaneously.
 165          * Should be faster, especially on machines
 166          * with full 3D communication networks.
 167          * However, it could be that communication libraries are
 168          * optimized for MPI_Sendrecv and non-blocking MPI calls
 169          * are slower.
 170          * SendRecv2 can be turned on with the env.var. GMX_DD_SENDRECV2
 171          */
 172         nreq = 0;
 173         if (n_r_fw)
 174         {
 175             MPI_Irecv(buf_r_fw[0], n_r_fw*sizeof(rvec), MPI_BYTE,
 176                       rank_bw, 0, dd->mpi_comm_all, &req[nreq++]);
 177         }
 178         if (n_r_bw)
 179         {
 180             MPI_Irecv(buf_r_bw[0], n_r_bw*sizeof(rvec), MPI_BYTE,
 181                       rank_fw, 1, dd->mpi_comm_all, &req[nreq++]);
 182         }
 183         if (n_s_fw)
 184         {
 185             MPI_Isend(buf_s_fw[0], n_s_fw*sizeof(rvec), MPI_BYTE,
 186                       rank_fw, 0, dd->mpi_comm_all, &req[nreq++]);
 187         }
 188         if (n_s_bw)
 189         {
 190             MPI_Isend(buf_s_bw[0], n_s_bw*sizeof(rvec), MPI_BYTE,
 191                       rank_bw, 1, dd->mpi_comm_all, &req[nreq++]);
 192         }
 193         if (nreq)
 194         {
 195             MPI_Waitall(nreq, req, stat);
 196         }
 197     }
 198     else
 199     {
 200         /* Communicate in two ordered phases.
 201          * This is slower, even on a dual-core Opteron cluster
 202          * with a single full-duplex network connection per machine.
 203          */
 204         /* Forward */
 205         MPI_Sendrecv(buf_s_fw[0], n_s_fw*sizeof(rvec), MPI_BYTE, rank_fw, 0,
 206                      buf_r_fw[0], n_r_fw*sizeof(rvec), MPI_BYTE, rank_bw, 0,
 207                      dd->mpi_comm_all, &stat[0]);
 208         /* Backward */
 209         MPI_Sendrecv(buf_s_bw[0], n_s_bw*sizeof(rvec), MPI_BYTE, rank_bw, 0,
 210                      buf_r_bw[0], n_r_bw*sizeof(rvec), MPI_BYTE, rank_fw, 0,
 211                      dd->mpi_comm_all, &stat[0]);
 212     }
 213 #endif
 214 }
 215
 216 /* IBM's BlueGene(/L) MPI_Bcast dereferences the data pointer
 217  * even when 0 == nbytes, so we protect calls to it on BlueGene.
 218  * Fortunately dd_bcast() and dd_bcastc() are only
 219  * called during DD setup and partition.
 220  */
 221
 222 void dd_bcast(gmx_domdec_t gmx_unused *dd, int gmx_unused nbytes, void gmx_unused *data)
 223 {
 224 #ifdef GMX_MPI
 225 #ifdef GMX_BLUEGENE
 226     if (nbytes > 0)
 227     {
 228 #endif
 229     MPI_Bcast(data, nbytes, MPI_BYTE,
 230               DDMASTERRANK(dd), dd->mpi_comm_all);
 231 #ifdef GMX_BLUEGENE
 232 }
 233 #endif
 234 #endif
 235 }
 236
 237 void dd_bcastc(gmx_domdec_t *dd, int nbytes, void *src, void *dest)
 238 {
 239     if (DDMASTER(dd))
 240     {
 241         memcpy(dest, src, nbytes);
 242     }
 243 #ifdef GMX_MPI
 244 #ifdef GMX_BLUEGENE
 245     if (nbytes > 0)
 246     {
 247 #endif
 248     MPI_Bcast(dest, nbytes, MPI_BYTE,
 249               DDMASTERRANK(dd), dd->mpi_comm_all);
 250 #ifdef GMX_BLUEGENE
 251 }
 252 #endif
 253 #endif
 254 }
 255
 256 void dd_scatter(gmx_domdec_t gmx_unused *dd, int gmx_unused nbytes, void gmx_unused *src, void gmx_unused *dest)
 257 {
 258 #ifdef GMX_MPI
 259     MPI_Scatter(src, nbytes, MPI_BYTE,
 260                 dest, nbytes, MPI_BYTE,
 261                 DDMASTERRANK(dd), dd->mpi_comm_all);
 262 #endif
 263 }
 264
 265 void dd_gather(gmx_domdec_t gmx_unused *dd, int gmx_unused nbytes, void gmx_unused *src, void gmx_unused *dest)
 266 {
 267 #ifdef GMX_MPI
 268     MPI_Gather(src, nbytes, MPI_BYTE,
 269                dest, nbytes, MPI_BYTE,
 270                DDMASTERRANK(dd), dd->mpi_comm_all);
 271 #endif
 272 }
 273
 274 void dd_scatterv(gmx_domdec_t gmx_unused *dd,
 275                  int gmx_unused *scounts, int gmx_unused *disps, void gmx_unused *sbuf,
 276                  int gmx_unused rcount, void gmx_unused *rbuf)
 277 {
 278 #ifdef GMX_MPI
 279     int dum;
 280
 281     if (rcount == 0)
 282     {
 283         /* MPI does not allow NULL pointers */
 284         rbuf = &dum;
 285     }
 286     MPI_Scatterv(sbuf, scounts, disps, MPI_BYTE,
 287                  rbuf, rcount, MPI_BYTE,
 288                  DDMASTERRANK(dd), dd->mpi_comm_all);
 289 #endif
 290 }
 291
 292 void dd_gatherv(gmx_domdec_t gmx_unused *dd,
 293                 int gmx_unused scount, void gmx_unused *sbuf,
 294                 int gmx_unused *rcounts, int gmx_unused *disps, void gmx_unused *rbuf)
 295 {
 296 #ifdef GMX_MPI
 297     int dum;
 298
 299     if (scount == 0)
 300     {
 301         /* MPI does not allow NULL pointers */
 302         sbuf = &dum;
 303     }
 304     MPI_Gatherv(sbuf, scount, MPI_BYTE,
 305                 rbuf, rcounts, disps, MPI_BYTE,
 306                 DDMASTERRANK(dd), dd->mpi_comm_all);
 307 #endif
 308 }