source: XIOS3/branches/xios-3.0-beta/extern/remap/src/parallel_tree.cpp @ 2443

Last change on this file since 2443 was 2443, checked in by jderouillat, 19 months ago

Fix a shared_ptr bug in the remapper

File size: 16.6 KB
Line 
1#include <cassert>
2#include "node.hpp"
3#include "timerRemap.hpp"
4#include "circle.hpp"
5#include "meshutil.hpp"
6#include "polyg.hpp"
7#include "gridRemap.hpp"
8#include "intersect.hpp"
9#include "errhandle.hpp"
10#include "mpi_routing.hpp"
11#include "misc.hpp"
12
13#include "parallel_tree.hpp"
14
15namespace sphereRemap {
16
17static const int assignLevel = 2;
18
19// only the circle is packed, rest of node will be initialized on unpacking
20static void packNode(NodePtr node, char *buffer, int& index)
21{
22        if (buffer == NULL) // compute size only
23                index += 4 * sizeof(double);
24        else
25        {
26                *(Coord *)(&buffer[index]) = node->centre;
27                index += sizeof(Coord);
28
29                *(double *)(&buffer[index]) = node->radius;
30                index += sizeof(double);
31        }
32}
33
34static void unpackNode(NodePtr node, char *buffer, int& index)
35{
36        Coord centre;
37        double r;
38
39        centre = *(Coord *)(&buffer[index]);
40        index += sizeof(Coord);
41
42        r = *(double *)(&buffer[index]);
43        index += sizeof(double);
44
45        node->centre = centre;
46        node->radius = r;
47}
48
49
50static void packElement(Elt *ptElement, char *buffer, int& index)
51{
52        if (buffer == NULL) index += packedPolygonSize(*ptElement);
53        else packPolygon(*ptElement, buffer, index);
54}
55
56static void unpackElement(Elt *ptElement, char *buffer, int& index)
57{
58        unpackPolygon(*ptElement, buffer, index);
59}
60
61static void packVector(const vector<int>& vec, char *buf, int& pos)
62{
63        if (buf == NULL)
64                pos += sizeof(int) + vec.size()*sizeof(int);
65        else
66        {
67                *((int *) &(buf[pos])) = vec.size();
68                pos += sizeof(int);
69                for (int i = 0; i < vec.size(); i++)
70                {
71                        *((int *) &(buf[pos])) = vec[i];
72                        pos += sizeof(int);
73                }
74        }
75}
76
77static void unpackVector(vector<int>& vec, const char *buf, int& pos)
78{
79        vec.resize(*((int *) &(buf[pos])));
80        pos += sizeof(int);
81        for (int i = 0; i < vec.size(); i++)
82        {
83                vec[i] = *((int *) &(buf[pos]));
84                pos += sizeof(int);
85        }
86}
87
88static void assignRoute(CSampleTree& tree, const CCascadeLevel& cl)  // newroot <- root
89{
90        vector<int> routeRank(cl.group_size);
91        for (int i = 0; i < cl.group_size; i++)
92                routeRank[i] = i; //(cl.group_size + cl.polour() - i) % cl.group_size;
93        std::vector<int>::iterator rank = routeRank.begin();
94        tree.root->assignRoute(rank, assignLevel);
95}
96
97static void transferRoutedNodes(CMPIRouting& MPIRoute, /*const*/ vector<NodePtr>& nodeSend, const vector<int>& route, vector<NodePtr>& nodeRecv)
98{
99        /* `route` knows what goes where */
100        MPIRoute.init(route);
101        int nRecv = MPIRoute.getTotalSourceElement();
102        nodeRecv.resize(nRecv);
103        for (int i=0;i<nRecv;i++)
104        {
105          nodeRecv[i] = nodeRecv[i]->create();
106        }
107        MPIRoute.transferToTarget(&nodeSend[0], &nodeRecv[0], packNode, unpackNode);
108}
109
110static void transferRoutedIntersections(CMPIRouting& MPIRoute, const vector<NodePtr>& nodeSend, const vector<vector<int> >& route, vector<NodePtr>& nodeRecv)
111{
112        // `route` knows what goes where
113        MPIRoute.init(route);
114        int nRecv = MPIRoute.getTotalSourceElement();
115        nodeRecv.resize(nRecv);
116        for (int i=0;i<nRecv;i++)
117        {
118          nodeRecv[i] = nodeRecv[i]->create();
119        }
120        MPIRoute.transferToTarget((NodePtr*) &nodeSend[0], &nodeRecv[0], packNode, unpackNode);
121//cout << MPIRoute.mpiRank << " ROUTE " << nRecv << ": " << nodeSend.size() << " " << nodeRecv.size() << "    ";
122}
123
124//CParallelTree::CParallelTree(MPI_Comm comm) : communicator(comm), cascade(MIN_NODE_SZ*MIN_NODE_SZ, comm)
125CParallelTree::CParallelTree(MPI_Comm comm) : communicator(comm), cascade(MAX_NODE_SZ*MAX_NODE_SZ*2, comm)
126{
127        treeCascade.reserve(cascade.num_levels);
128        for (int lev = 0; lev < cascade.num_levels; lev++)
129                treeCascade.push_back(CSampleTree(cascade.level[lev].group_size, assignLevel));
130}
131
132void CParallelTree::buildSampleTreeCascade(vector<NodePtr>& sampleNodes /*route field will be modified*/, int level)
133{
134        buildSampleTree(treeCascade[level], sampleNodes, cascade.level[level]);
135        assignRoute(treeCascade[level] /*out*/, cascade.level[level] /*in*/);
136
137        if (level+1 < cascade.num_levels)
138        {
139                vector<int> route(sampleNodes.size());
140                treeCascade[level].routeNodes(route, sampleNodes, assignLevel);
141
142                vector<NodePtr> routedNodes;
143                CMPIRouting mpiRoute(cascade.level[level].pg_comm);
144                transferRoutedNodes(mpiRoute, sampleNodes, route, routedNodes);
145                buildSampleTreeCascade(routedNodes, level+1);
146        }
147}
148
149void buildSampleTree(CSampleTree& tree, const vector<NodePtr>& node, const CCascadeLevel& comm)
150/*
151        In the beginning all the sample elements are distributed
152        -> communicate to make available at each rank
153           so that each rank can build the same sample tree
154*/
155{
156        int n = node.size(); // number of samples intially on this rank (local)
157
158        int blocSize = comm.group_size * ipow(MAX_NODE_SZ, assignLevel);
159
160        int nrecv; // global number of samples  THIS WILL BE THE NUMBER OF LEAFS IN THE SAMPLE TREE
161        MPI_Allreduce(&n, &nrecv, 1, MPI_INT, MPI_SUM, comm.comm); // => size of sample tree does not depend on keepNodes!
162        double ratio = blocSize / (1.0 * nrecv);
163        int nsend = ratio * n + 1; // nsend = n_local_samples / n_global_samples * blocksize + 1 = blocksize/comm.size
164        if (nsend > n) nsend = n;
165
166        int *counts = new int[comm.size];
167        MPI_Allgather(&nsend, 1, MPI_INT, counts, 1, MPI_INT, comm.comm);
168
169        nrecv = 0;
170        int *displs = new int[comm.size];
171        for (int i = 0; i < comm.size; i++)
172        {
173                displs[i] = 4 * nrecv;
174                nrecv += counts[i];
175                counts[i] = 4 * counts[i];
176        }
177
178        /* pack circles around sample elements */
179        double *sendBuffer = new double[nsend*4];
180        int index = 0;
181        vector<int> randomArray(n);
182        randomizeArray(randomArray);
183        for (int i = 0; i < nsend; i++)
184        {
185                const Node& no = *node[randomArray[i]];
186                *((Coord *) (sendBuffer + index)) = no.centre;
187                index += sizeof(Coord)/sizeof(*sendBuffer);
188                sendBuffer[index++] = no.radius;
189        }
190
191        /* each process needs the sample elements from all processes */
192        double *recvBuffer = new double[nrecv*4];
193        MPI_Allgatherv(sendBuffer, 4 * nsend, MPI_DOUBLE, recvBuffer, counts, displs, MPI_DOUBLE, comm.comm);
194        delete[] sendBuffer;
195        delete[] counts;
196        delete[] displs;
197
198        /* unpack */
199/*
200        randomArray.resize(nrecv);
201        randomizeArray(randomArray);
202        tree.leafs.resize(nrecv);
203        index = 0;
204
205
206  for (int i = 0; i < nrecv; i++)
207        {
208                Coord x = *(Coord *)(&recvBuffer[index]);
209                index += sizeof(Coord)/sizeof(*recvBuffer);
210                double radius = recvBuffer[index++];
211                tree.leafs[randomArray[i]].centre = x;
212                tree.leafs[randomArray[i]].radius = radius;
213
214        }
215*/
216
217  randomArray.resize(blocSize);
218        randomizeArray(randomArray);
219        tree.leafs.resize(blocSize);
220        for(auto& it : tree.leafs) it=make_shared<Node>() ;
221
222        index = 0;
223 
224  size_t s=(sizeof(Coord)/sizeof(*recvBuffer)+1)*nrecv ;
225 
226  for (int i = 0; i < blocSize; i++)
227        {
228                Coord x = *(Coord *)(&recvBuffer[index%s]);
229                index += sizeof(Coord)/sizeof(*recvBuffer);
230                double radius = recvBuffer[index%s];
231    index++ ;
232                tree.leafs[randomArray[i]]->centre = x;
233                tree.leafs[randomArray[i]]->radius = radius;
234
235        }
236
237
238        delete [] recvBuffer;
239
240        CTimer::get("buildSampleTree(local)").resume();
241        tree.build(tree.leafs);
242//      cout << "SampleTree build : assign Level " << assignLevel << " nb Nodes : " << tree.levelSize[assignLevel] << endl;
243        CTimer::get("buildSampleTree(local)").suspend();
244        CTimer::get("buildSampleTree(local)").print();
245        /* End gracefully if sample tree could not be constructed with desired number of nodes on assignLevel */
246        int allok, ok = (tree.levelSize[assignLevel] == comm.group_size);
247        if (!ok)
248  {
249    cerr << comm.rank << ": PROBLEM: (node assign)" << tree.levelSize[assignLevel] << " != " << comm.group_size << " (keepNodes)" 
250         << "   node size : "<<node.size()<<"   bloc size : "<<blocSize<<"  total number of leaf : "<<tree.leafs.size()<<endl ;
251/*
252        MPI_Allreduce(&ok, &allok, 1, MPI_INT, MPI_PROD, communicator);
253        if (!allok) {
254                MPI_Finalize();
255                exit(1);
256        }
257*/
258    MPI_Abort(MPI_COMM_WORLD,-1) ;
259  }
260/*
261  cout<<"*******************************************"<<endl ;
262  cout<<"******* Sample Tree output        *********"<<endl ;
263  cout<<"*******************************************"<<endl ;
264  tree.output(cout,1) ;
265
266  cout<<"*******************************************"<<endl ;
267*/
268
269  assert(tree.root->incluCheck() == 0);
270}
271
272
273void CParallelTree::buildLocalTree(const vector<NodePtr>& node, const vector<int>& route)
274{
275        CMPIRouting MPIRoute(communicator);
276        MPI_Barrier(communicator);
277        CTimer::get("buildLocalTree(initRoute)").resume();
278        MPIRoute.init(route);
279        CTimer::get("buildLocalTree(initRoute)").suspend();
280        CTimer::get("buildLocalTree(initRoute)").print();
281
282        nbLocalElements = MPIRoute.getTotalSourceElement();
283        localElements = new Elt[nbLocalElements];
284
285        vector<Elt*> ptElement(node.size());
286        for (int i = 0; i < node.size(); i++)
287                ptElement[i] = (Elt *) (node[i]->data);
288
289        vector<Elt*> ptLocalElement(nbLocalElements);
290        for (int i = 0; i < nbLocalElements; i++)
291                ptLocalElement[i] = &localElements[i];
292
293        CTimer::get("buildLocalTree(transfer)").resume();
294        MPIRoute.transferToTarget(&ptElement[0], &ptLocalElement[0], packElement, unpackElement);
295        CTimer::get("buildLocalTree(transfer)").suspend();
296        CTimer::get("buildLocalTree(transfer)").print();
297
298        CTimer::get("buildLocalTree(local)").resume();
299
300        int mpiRank;
301        MPI_Comm_rank(communicator, &mpiRank);
302        localTree.leafs.reserve(nbLocalElements);
303        for (int i = 0; i < nbLocalElements; i++)
304        {
305                Elt& elt = localElements[i];
306                elt.id.ind = i;
307                elt.id.rank = mpiRank;
308                localTree.leafs.push_back(make_shared<Node>(elt.x, cptRadius(elt), &localElements[i]));
309        }
310        localTree.build(localTree.leafs);
311
312        cptAllEltsGeom(localElements, nbLocalElements, srcGrid.pole);
313        CTimer::get("buildLocalTree(local)").suspend();
314        CTimer::get("buildLocalTree(local)").print();
315}
316
317void CParallelTree::build(vector<NodePtr>& node, vector<NodePtr>& node2)
318{
319
320        int assignLevel = 2;
321        int nbSampleNodes = 2*ipow(MAX_NODE_SZ + 1, assignLevel);
322
323
324  long int nb1, nb2, nb, nbTot ;
325  nb1=node.size() ; nb2=node2.size() ;
326  nb=nb1+nb2 ;
327  MPI_Allreduce(&nb, &nbTot, 1, MPI_LONG, MPI_SUM, communicator) ;
328  int commSize ;
329  MPI_Comm_size(communicator,&commSize) ;
330 
331        // make multiple of two
332        nbSampleNodes /= 2;
333        nbSampleNodes *= 2;
334//  assert( nbTot > nbSampleNodes*commSize) ;
335   
336  int nbSampleNodes1 = nbSampleNodes * (nb1*commSize)/(1.*nbTot) ;
337  int nbSampleNodes2 = nbSampleNodes * (nb2*commSize)/(1.*nbTot) ;
338 
339
340//      assert(node.size() > nbSampleNodes);
341//      assert(node2.size() > nbSampleNodes);
342//      assert(node.size() + node2.size() > nbSampleNodes);
343        vector<NodePtr> sampleNodes; sampleNodes.reserve(nbSampleNodes1+nbSampleNodes2);
344
345        vector<int> randomArray1(node.size());
346        randomizeArray(randomArray1);
347        vector<int> randomArray2(node2.size());
348        randomizeArray(randomArray2);
349
350/*     
351        int s1,s2 ;
352       
353        if (node.size()< nbSampleNodes/2)
354        {
355          s1 = node.size() ;
356          s2 = nbSampleNodes-s1 ;
357        }
358        else if (node2.size()< nbSampleNodes/2)
359        {
360          s2 = node.size() ;
361          s1 = nbSampleNodes-s2 ;
362        }
363        else
364        {
365          s1=nbSampleNodes/2 ;
366          s2=nbSampleNodes/2 ;
367        }
368*/
369        for (int i = 0; i <nbSampleNodes1; i++) sampleNodes.push_back(make_shared<Node>(node[randomArray1[i%nb1]]->centre,  node[randomArray1[i%nb1]]->radius, nullptr));
370        for (int i = 0; i <nbSampleNodes2; i++) sampleNodes.push_back(make_shared<Node>(node2[randomArray2[i%nb2]]->centre, node2[randomArray2[i%nb2]]->radius, nullptr));
371
372/*         
373        for (int i = 0; i < nbSampleNodes/2; i++)
374        {
375          sampleNodes.push_back(Node(node[randomArray1[i]].centre,  node[randomArray1[i]].radius, NULL));
376          sampleNodes.push_back(Node(node2[randomArray2[i]].centre, node2[randomArray2[i]].radius, NULL));
377        }
378*/
379        CTimer::get("buildParallelSampleTree").resume();
380        //sampleTree.buildParallelSampleTree(sampleNodes, cascade);
381        buildSampleTreeCascade(sampleNodes);
382        CTimer::get("buildParallelSampleTree").suspend();
383        CTimer::get("buildParallelSampleTree").print();
384
385        //route source mesh
386        CTimer::get("parallelRouteNode").resume();
387        vector<int> route(node.size());
388        routeNodes(route /*out*/, node);
389        CTimer::get("parallelRouteNode").suspend();
390        CTimer::get("parallelRouteNode").print();
391
392        CTimer::get("buildLocalTree").resume();
393        buildLocalTree(node, route);
394        CTimer::get("buildLocalTree").suspend();
395        CTimer::get("buildLocalTree").print();
396
397        CTimer::get("buildRouteTree").resume();
398        /* update circles of tree cascade so it can be used for routing */
399        updateCirclesForRouting(localTree.root->centre, localTree.root->radius);
400        CTimer::get("buildRouteTree").suspend();
401        CTimer::get("buildRouteTree").print();
402}
403
404void CParallelTree::routeNodes(vector<int>& route, vector<NodePtr>& nodes /*route field used*/, int level)
405{
406        treeCascade[level].routeNodes(route /*assign*/, nodes, assignLevel);
407
408        if (level+1 < cascade.num_levels)
409        {
410                vector<NodePtr> routedNodes;
411                CMPIRouting MPIRoute(cascade.level[level].pg_comm);
412                transferRoutedNodes(MPIRoute, nodes, route /*use*/, routedNodes);
413                vector<int> globalRank(routedNodes.size());
414                routeNodes(globalRank, routedNodes, level + 1);
415                MPIRoute.transferFromSource(&route[0] /*override*/, &globalRank[0]);
416        }
417        else
418        {
419                CMPIRouting MPIRoute(cascade.level[level].comm); // or use pg_comm, on last cascade level identical
420                MPIRoute.init(route);
421                int nbRecvNode = MPIRoute.getTotalSourceElement();
422                vector<int> globalRank(nbRecvNode);
423                for (int i = 0; i < globalRank.size(); i++)
424                        globalRank[i] = cascade.level[0].rank;
425                MPIRoute.transferFromSource(&route[0] /*override*/, &globalRank[0]);
426        }
427}
428
429/* assume `to` to be empty vector at entry */
430void linearize(const vector<vector<int> >& from, vector<int>& to)
431{
432        int cnt = 0;
433        for (int i = 0; i < from.size(); ++i)
434                cnt += from[i].size();
435        to.resize(cnt);
436        vector<int>::iterator dest = to.begin();
437        for (int i = 0; i < from.size(); ++i)
438                dest = copy(from[i].begin(), from[i].end(), dest);
439}
440
441/* at entry `to` must already have it's final shape and only values are overriden */
442void delinearize(const vector<int>& from, vector<vector<int> >& to)
443{
444        vector<int>::const_iterator end, src = from.begin();
445        for (int i = 0; i < to.size(); ++i, src=end)
446                copy(src, end = src + to[i].size(), to[i].begin());
447}
448
449void CParallelTree::routeIntersections(vector<vector<int> >& routes, vector<NodePtr>& nodes, int level)
450{
451        treeCascade[level].routeIntersections(routes /*assign*/, nodes);
452
453        if (level+1 < cascade.num_levels)
454        {
455                vector<NodePtr> routedNodes;
456                CMPIRouting MPIRoute(cascade.level[level].pg_comm);
457
458                vector<int> flattenedRoutes1;
459                linearize(routes, flattenedRoutes1);
460                vector<NodePtr> double_nodes(flattenedRoutes1.size());
461                int j = 0;
462                for (int i = 0; i < routes.size(); ++i)
463                        for (int k = 0; k < routes[i].size(); ++k, ++j)
464                        {
465                                double_nodes[j] = make_shared<Node>() ;
466                                *double_nodes[j] = *nodes[i];
467                        }
468                transferRoutedNodes(MPIRoute, double_nodes, flattenedRoutes1 /*use*/, routedNodes);
469                vector<vector<int> > globalRanks(routedNodes.size());
470                routeIntersections(globalRanks /*out*/, routedNodes /*in*/, level + 1);
471                vector<vector<int> > flattenedRoutes(flattenedRoutes1.size());
472                // transferFromSource expects sizes (nbSendNode=flattenedRoutes, nbRecvNode=routedNodes.size())
473                MPIRoute.transferFromSource(&flattenedRoutes[0], &globalRanks[0], packVector, unpackVector);
474                for (int i = 0, j = 0; i < routes.size(); ++i)
475                {
476                        int old_size = routes[i].size();
477                        routes[i].resize(0);
478                        for (int k = 0; k < old_size; ++k, ++j)
479                                for (int l = 0; l < flattenedRoutes[j].size(); ++l)
480                                        routes[i].push_back(flattenedRoutes[j][l]);
481                }
482                assert(j == flattenedRoutes1.size());
483
484        }
485        else
486        {
487                CMPIRouting MPIRoute(cascade.level[level].comm);
488                MPIRoute.init(routes);
489                int nbRecvNode = MPIRoute.getTotalSourceElement();
490                vector<int> globalRanks(nbRecvNode, cascade.level[0].rank);
491                vector<int> flattened_routes;
492                linearize(routes, flattened_routes);
493                MPIRoute.transferFromSource(&flattened_routes[0], &globalRanks[0]);
494                delinearize(flattened_routes, routes);
495        }
496        if (level!=level)
497        {
498                for (int i = 0; i < routes.size(); ++i)
499                        for (int k = 0; k < routes[i].size(); ++k)
500                                if (routes[i][k] == cascade.level[0].rank) routes[i].erase(routes[i].begin() + (k--));
501        }
502}
503
504void CParallelTree::updateCirclesForRouting(Coord rootCentre, double rootRadius, int level)
505{
506        if (level + 1 < cascade.num_levels) // children in the cascade have to update first
507        {
508                updateCirclesForRouting(rootCentre, rootRadius, level + 1);
509                rootCentre = treeCascade[level+1].root->centre;
510                rootRadius = treeCascade[level+1].root->radius;
511        }
512
513        // gather circles on this level of the cascade
514        int pg_size;
515        MPI_Comm_size(cascade.level[level].pg_comm, &pg_size);
516        vector<Coord> allRootCentres(pg_size);
517        vector<double> allRootRadia(pg_size);
518        MPI_Allgather(&rootCentre, 3, MPI_DOUBLE, &allRootCentres[0], 3, MPI_DOUBLE, cascade.level[level].pg_comm);
519        MPI_Allgather(&rootRadius, 1, MPI_DOUBLE, &allRootRadia[0],   1, MPI_DOUBLE, cascade.level[level].pg_comm);
520
521        // now allRootsRadia and allRootCentres must be inserted into second levels of us and propagated to root
522        treeCascade[level].root->assignCircleAndPropagateUp(&allRootCentres[0], &allRootRadia[0], assignLevel);
523}
524
525CParallelTree::~CParallelTree()
526{
527        delete [] localElements;
528}
529
530}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.