xref: /petsc/src/sys/objects/device/impls/cupm/cupmdevice.cxx (revision 6c5693054f5123506dab0f5da2d352ed973d0e50)
10e6b6b59SJacob Faibussowitsch #include <petsc/private/cpp/memory.hpp> // make_unique
20e6b6b59SJacob Faibussowitsch 
30e6b6b59SJacob Faibussowitsch #include "cupmdevice.hpp"
40e6b6b59SJacob Faibussowitsch 
5a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #include <algorithm>
6a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #include <csetjmp> // for cuda mpi awareness
7a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #include <csignal> // SIGSEGV
8a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #include <iterator>
9a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #include <type_traits>
10030f984aSJacob Faibussowitsch 
11d71ae5a4SJacob Faibussowitsch namespace Petsc
12d71ae5a4SJacob Faibussowitsch {
13030f984aSJacob Faibussowitsch 
14d71ae5a4SJacob Faibussowitsch namespace device
15d71ae5a4SJacob Faibussowitsch {
1617f48955SJacob Faibussowitsch 
17d71ae5a4SJacob Faibussowitsch namespace cupm
18d71ae5a4SJacob Faibussowitsch {
1917f48955SJacob Faibussowitsch 
2017f48955SJacob Faibussowitsch // internal "impls" class for CUPMDevice. Each instance represents a single cupm device
2117f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
229371c9d4SSatish Balay class Device<T>::DeviceInternal {
2317f48955SJacob Faibussowitsch   const int        id_;
2417f48955SJacob Faibussowitsch   bool             devInitialized_ = false;
250e6b6b59SJacob Faibussowitsch   cupmDeviceProp_t dprop_{}; // cudaDeviceProp appears to be an actual struct, i.e. you can't
26a4af0ceeSJacob Faibussowitsch                              // initialize it with nullptr or NULL (i've tried)
27a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
28f3146f24SJacob Faibussowitsch   static PetscErrorCode CUPMAwareMPI_(bool *) noexcept;
29030f984aSJacob Faibussowitsch 
30030f984aSJacob Faibussowitsch public:
31030f984aSJacob Faibussowitsch   // default constructor
DeviceInternal(int dev)3217f48955SJacob Faibussowitsch   explicit constexpr DeviceInternal(int dev) noexcept : id_(dev) { }
33030f984aSJacob Faibussowitsch 
34030f984aSJacob Faibussowitsch   // gather all relevant information for a particular device, a cupmDeviceProp_t is
35030f984aSJacob Faibussowitsch   // usually sufficient here
36089fb57cSJacob Faibussowitsch   PetscErrorCode initialize() noexcept;
37089fb57cSJacob Faibussowitsch   PetscErrorCode configure() noexcept;
38089fb57cSJacob Faibussowitsch   PetscErrorCode view(PetscViewer) const noexcept;
39089fb57cSJacob Faibussowitsch   PetscErrorCode getattribute(PetscDeviceAttribute, void *) const noexcept;
405268dc8aSHong Zhang   PetscErrorCode shutdown() noexcept;
41a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
id() const4217f48955SJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD auto id() const -> decltype(id_) { return id_; }
initialized() const4317f48955SJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD auto initialized() const -> decltype(devInitialized_) { return devInitialized_; }
prop() const4417f48955SJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD auto prop() const -> const decltype(dprop_) & { return dprop_; }
45030f984aSJacob Faibussowitsch };
46030f984aSJacob Faibussowitsch 
47a4af0ceeSJacob Faibussowitsch // the goal here is simply to get the cupm backend to create its context, not to do any type of
48a4af0ceeSJacob Faibussowitsch // modification of it, or create objects (since these may be affected by subsequent
49a4af0ceeSJacob Faibussowitsch // configuration changes)
5017f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
initialize()51d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::DeviceInternal::initialize() noexcept
52d71ae5a4SJacob Faibussowitsch {
53030f984aSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
543ba16761SJacob Faibussowitsch   if (initialized()) PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
5517f48955SJacob Faibussowitsch   devInitialized_ = true;
56a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // need to do this BEFORE device has been set, although if the user
57a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // has already done this then we just ignore it
58a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (cupmSetDeviceFlags(cupmDeviceMapHost) == cupmErrorSetOnActiveProcess) {
59a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // reset the error if it was cupmErrorSetOnActiveProcess
60a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     const auto PETSC_UNUSED unused = cupmGetLastError();
610e6b6b59SJacob Faibussowitsch   } else PetscCallCUPM(cupmGetLastError());
62a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // cuda 5.0+ will create a context when cupmSetDevice is called
6348b2874dSJacob Faibussowitsch   if (cupmSetDevice(id()) != cupmErrorDeviceAlreadyInUse) PetscCallCUPM(cupmGetLastError());
6448b2874dSJacob Faibussowitsch   // and in case it doesn't, explicitly call init here
6548b2874dSJacob Faibussowitsch   PetscCallCUPM(cupmInit(0));
665268dc8aSHong Zhang #if PetscDefined(HAVE_CUDA)
675268dc8aSHong Zhang   // nvmlInit() deprecated in NVML 5.319
685268dc8aSHong Zhang   PetscCallNVML(nvmlInit_v2());
695268dc8aSHong Zhang #endif
70a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // where is this variable defined and when is it set? who knows! but it is defined and set
71a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // at this point. either way, each device must make this check since I guess MPI might not be
72a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // aware of all of them?
73a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (use_gpu_aware_mpi) {
740e6b6b59SJacob Faibussowitsch     bool aware;
750e6b6b59SJacob Faibussowitsch 
76*8217530fSJunchao Zhang     // Even the MPI implementation is configured with GPU-aware, it might still need extra settings to enable it.
77*8217530fSJunchao Zhang     // So we do the check at runtime with a code that works only with GPU-aware MPI.
780e6b6b59SJacob Faibussowitsch     PetscCall(CUPMAwareMPI_(&aware));
790e6b6b59SJacob Faibussowitsch     if (PetscUnlikely(!aware)) {
803ba16761SJacob Faibussowitsch       PetscCall((*PetscErrorPrintf)("PETSc is configured with GPU support, but your MPI is not GPU-aware. For better performance, please use a GPU-aware MPI.\n"));
813ba16761SJacob Faibussowitsch       PetscCall((*PetscErrorPrintf)("If you do not care, add option -use_gpu_aware_mpi 0. To not see the message again, add the option to your .petscrc, OR add it to the env var PETSC_OPTIONS.\n"));
82*8217530fSJunchao Zhang       PetscCall((*PetscErrorPrintf)("For Open MPI, you need to configure it with CUDA, ROCm or GPU-aware UCX (https://docs.open-mpi.org/en/main/tuning-apps/accelerators/index.html)\n"));
83*8217530fSJunchao Zhang       PetscCall((*PetscErrorPrintf)("If you already configured it with GPU-aware UCX, you may need 'mpiexec -n <np> --mca pml ucx' or export 'OMPI_MCA_pml=\"ucx\"' to use it.\n"));
843ba16761SJacob Faibussowitsch       PetscCall((*PetscErrorPrintf)("For MVAPICH2-GDR, you need to set MV2_USE_CUDA=1 (http://mvapich.cse.ohio-state.edu/userguide/gdr/)\n"));
85*8217530fSJunchao Zhang       PetscCall((*PetscErrorPrintf)("For Cray-MPICH, export MPICH_GPU_SUPPORT_ENABLED=1 (see its 'man mpi'); for MPICH, export MPIR_CVAR_ENABLE_GPU=1\n"));
86a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       PETSCABORT(PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_LIB);
87a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     }
88a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   }
893ba16761SJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
90a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
91a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
9217f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
configure()93d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::DeviceInternal::configure() noexcept
94d71ae5a4SJacob Faibussowitsch {
95a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
960e6b6b59SJacob Faibussowitsch   PetscAssert(initialized(), PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_COR, "Device %d being configured before it was initialized", id());
97030f984aSJacob Faibussowitsch   // why on EARTH nvidia insists on making otherwise informational states into
98030f984aSJacob Faibussowitsch   // fully-fledged error codes is beyond me. Why couldn't a pointer to bool argument have
99030f984aSJacob Faibussowitsch   // sufficed?!?!?!
1009566063dSJacob Faibussowitsch   if (cupmSetDevice(id_) != cupmErrorDeviceAlreadyInUse) PetscCallCUPM(cupmGetLastError());
101a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // need to update the device properties
1029566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCallCUPM(cupmGetDeviceProperties(&dprop_, id_));
103456dbbcdSJunchao Zhang   PetscDeviceCUPMRuntimeArch = dprop_.major * 10 + dprop_.minor;
1049566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(PetscInfo(nullptr, "Configured device %d\n", id_));
1053ba16761SJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
106a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
107a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
10817f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
view(PetscViewer viewer) const109d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::DeviceInternal::view(PetscViewer viewer) const noexcept
110d71ae5a4SJacob Faibussowitsch {
1119f196a02SMartin Diehl   PetscBool isascii;
112a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
113a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
1140e6b6b59SJacob Faibussowitsch   PetscAssert(initialized(), PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_COR, "Device %d being viewed before it was initialized or configured", id());
1150e6b6b59SJacob Faibussowitsch   // we don't print device-specific info in CI-mode
1163ba16761SJacob Faibussowitsch   if (PetscUnlikely(PetscCIEnabled)) PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
1179f196a02SMartin Diehl   PetscCall(PetscObjectTypeCompare(PetscObjectCast(viewer), PETSCVIEWERASCII, &isascii));
1189f196a02SMartin Diehl   if (isascii) {
11917f48955SJacob Faibussowitsch     MPI_Comm    comm;
12017f48955SJacob Faibussowitsch     PetscMPIInt rank;
121c0b02e83SStefano Zampini     PetscViewer sviewer;
12217f48955SJacob Faibussowitsch 
123b547d71cSNuno Nobre     int clock, memclock;
124b547d71cSNuno Nobre     PetscCallCUPM(cupmDeviceGetAttribute(&clock, cupmDevAttrClockRate, id_));
125b547d71cSNuno Nobre     PetscCallCUPM(cupmDeviceGetAttribute(&memclock, cupmDevAttrMemoryClockRate, id_));
126b547d71cSNuno Nobre 
1279566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscObjectGetComm(PetscObjectCast(viewer), &comm));
1289566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCallMPI(MPI_Comm_rank(comm, &rank));
1299566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerGetSubViewer(viewer, PETSC_COMM_SELF, &sviewer));
1300e6b6b59SJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "[%d] name: %s\n", rank, dprop_.name));
1319566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPushTab(sviewer));
1329566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Compute capability: %d.%d\n", dprop_.major, dprop_.minor));
1339566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Multiprocessor Count: %d\n", dprop_.multiProcessorCount));
1349566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Maximum Grid Dimensions: %d x %d x %d\n", dprop_.maxGridSize[0], dprop_.maxGridSize[1], dprop_.maxGridSize[2]));
1359566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Maximum Block Dimensions: %d x %d x %d\n", dprop_.maxThreadsDim[0], dprop_.maxThreadsDim[1], dprop_.maxThreadsDim[2]));
1369566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Maximum Threads Per Block: %d\n", dprop_.maxThreadsPerBlock));
1379566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Warp Size: %d\n", dprop_.warpSize));
1389566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Total Global Memory (bytes): %zu\n", dprop_.totalGlobalMem));
1399566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Total Constant Memory (bytes): %zu\n", dprop_.totalConstMem));
1409566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Shared Memory Per Block (bytes): %zu\n", dprop_.sharedMemPerBlock));
141b547d71cSNuno Nobre     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Multiprocessor Clock Rate (kHz): %d\n", clock));
142b547d71cSNuno Nobre     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Memory Clock Rate (kHz): %d\n", memclock));
1439566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Memory Bus Width (bits): %d\n", dprop_.memoryBusWidth));
144b547d71cSNuno Nobre     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Peak Memory Bandwidth (GB/s): %f\n", 2.0 * memclock * (dprop_.memoryBusWidth / 8) / 1.0e6));
1459566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Can map host memory: %s\n", dprop_.canMapHostMemory ? "PETSC_TRUE" : "PETSC_FALSE"));
1469566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Can execute multiple kernels concurrently: %s\n", dprop_.concurrentKernels ? "PETSC_TRUE" : "PETSC_FALSE"));
1479566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPopTab(sviewer));
1489566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerRestoreSubViewer(viewer, PETSC_COMM_SELF, &sviewer));
14917f48955SJacob Faibussowitsch   }
1503ba16761SJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
151a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
152a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
153a16fd2c9SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
getattribute(PetscDeviceAttribute attr,void * value) const154d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::DeviceInternal::getattribute(PetscDeviceAttribute attr, void *value) const noexcept
155d71ae5a4SJacob Faibussowitsch {
156a16fd2c9SJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
157a16fd2c9SJacob Faibussowitsch   PetscAssert(initialized(), PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_COR, "Device %d was not initialized", id());
158a16fd2c9SJacob Faibussowitsch   switch (attr) {
159d71ae5a4SJacob Faibussowitsch   case PETSC_DEVICE_ATTR_SIZE_T_SHARED_MEM_PER_BLOCK:
160d71ae5a4SJacob Faibussowitsch     *static_cast<std::size_t *>(value) = prop().sharedMemPerBlock;
161d71ae5a4SJacob Faibussowitsch   case PETSC_DEVICE_ATTR_MAX:
162d71ae5a4SJacob Faibussowitsch     break;
163a16fd2c9SJacob Faibussowitsch   }
1643ba16761SJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
165a16fd2c9SJacob Faibussowitsch }
166a16fd2c9SJacob Faibussowitsch 
1675268dc8aSHong Zhang template <DeviceType T>
shutdown()1685268dc8aSHong Zhang PetscErrorCode Device<T>::DeviceInternal::shutdown() noexcept
1695268dc8aSHong Zhang {
1705268dc8aSHong Zhang   PetscFunctionBegin;
1715268dc8aSHong Zhang   if (!initialized()) PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
1725268dc8aSHong Zhang #if PetscDefined(HAVE_CUDA)
1735268dc8aSHong Zhang   PetscCallNVML(nvmlShutdown());
1745268dc8aSHong Zhang #endif
1755268dc8aSHong Zhang   PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
1765268dc8aSHong Zhang }
1775268dc8aSHong Zhang 
178a4af0ceeSJacob Faibussowitsch static std::jmp_buf cupmMPIAwareJumpBuffer;
179a4af0ceeSJacob Faibussowitsch static bool         cupmMPIAwareJumpBufferSet;
180a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
181a4af0ceeSJacob Faibussowitsch // godspeed to anyone that attempts to call this function
SilenceVariableIsNotNeededAndWillNotBeEmittedWarning_ThisFunctionShouldNeverBeCalled()182d71ae5a4SJacob Faibussowitsch void SilenceVariableIsNotNeededAndWillNotBeEmittedWarning_ThisFunctionShouldNeverBeCalled()
183d71ae5a4SJacob Faibussowitsch {
1843ba16761SJacob Faibussowitsch   PETSCABORT(MPI_COMM_NULL, (PetscErrorCode)INT_MAX);
185a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (cupmMPIAwareJumpBufferSet) (void)cupmMPIAwareJumpBuffer;
186a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
187a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
18817f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
CUPMAwareMPI_(bool * awareness)189f3146f24SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::DeviceInternal::CUPMAwareMPI_(bool *awareness) noexcept
190d71ae5a4SJacob Faibussowitsch {
19182488018SJacob Faibussowitsch   constexpr int hbuf[]            = {1, 0};
192a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   int          *dbuf              = nullptr;
193a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   const auto    cupmSignalHandler = [](int signal, void *ptr) -> PetscErrorCode {
194a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     if ((signal == SIGSEGV) && cupmMPIAwareJumpBufferSet) std::longjmp(cupmMPIAwareJumpBuffer, 1);
195a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     return PetscSignalHandlerDefault(signal, ptr);
196a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   };
197a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
198a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
1990e6b6b59SJacob Faibussowitsch   *awareness = false;
20082488018SJacob Faibussowitsch   PetscCallCUPM(cupmMalloc(reinterpret_cast<void **>(&dbuf), sizeof(hbuf)));
20182488018SJacob Faibussowitsch   PetscCallCUPM(cupmMemcpy(dbuf, hbuf, sizeof(hbuf), cupmMemcpyHostToDevice));
2020e6b6b59SJacob Faibussowitsch   PetscCallCUPM(cupmDeviceSynchronize());
2030e6b6b59SJacob Faibussowitsch   PetscCall(PetscPushSignalHandler(cupmSignalHandler, nullptr));
204a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   cupmMPIAwareJumpBufferSet = true;
205aa16454fSStefano Zampini   if (!setjmp(cupmMPIAwareJumpBuffer) && !MPI_Allreduce(dbuf, dbuf + 1, 1, MPI_INT, MPI_SUM, PETSC_COMM_SELF)) *awareness = true;
206a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   cupmMPIAwareJumpBufferSet = false;
2070e6b6b59SJacob Faibussowitsch   PetscCall(PetscPopSignalHandler());
2080e6b6b59SJacob Faibussowitsch   PetscCallCUPM(cupmFree(dbuf));
2093ba16761SJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
210a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
211a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
21217f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
finalize_()213d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::finalize_() noexcept
214d71ae5a4SJacob Faibussowitsch {
215a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
2163ba16761SJacob Faibussowitsch   if (PetscUnlikely(!initialized_)) PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
2175268dc8aSHong Zhang   for (auto &&device : devices_) {
2185268dc8aSHong Zhang     if (device) PetscCall(device->shutdown());
2195268dc8aSHong Zhang     device.reset();
2205268dc8aSHong Zhang   }
22117f48955SJacob Faibussowitsch   defaultDevice_ = PETSC_CUPM_DEVICE_NONE; // disabled by default
22217f48955SJacob Faibussowitsch   initialized_   = false;
2233ba16761SJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
224a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
225a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
22617f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
CUPM_VISIBLE_DEVICES()227f3146f24SJacob Faibussowitsch PETSC_NODISCARD static PETSC_CONSTEXPR_14 const char *CUPM_VISIBLE_DEVICES() noexcept
228d71ae5a4SJacob Faibussowitsch {
229e5265fafSJacob Faibussowitsch   switch (T) {
230d71ae5a4SJacob Faibussowitsch   case DeviceType::CUDA:
231d71ae5a4SJacob Faibussowitsch     return "CUDA_VISIBLE_DEVICES";
232d71ae5a4SJacob Faibussowitsch   case DeviceType::HIP:
233d71ae5a4SJacob Faibussowitsch     return "HIP_VISIBLE_DEVICES";
234e5265fafSJacob Faibussowitsch   }
235e5265fafSJacob Faibussowitsch   PetscUnreachable();
236e5265fafSJacob Faibussowitsch   return "PETSC_ERROR_PLIB";
237e5265fafSJacob Faibussowitsch }
238e5265fafSJacob Faibussowitsch 
2398c2ff9f7SBarry Smith /*
2408c2ff9f7SBarry Smith      The default device ID is
2418c2ff9f7SBarry Smith        MPI     -- rank % number_local_devices
2428c2ff9f7SBarry Smith        PyTorch -- getenv("LOCAL_RANK")
2438c2ff9f7SBarry Smith */
244e5265fafSJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
initialize(MPI_Comm comm,PetscInt * defaultDeviceId,PetscBool * defaultView,PetscDeviceInitType * defaultInitType)245d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::initialize(MPI_Comm comm, PetscInt *defaultDeviceId, PetscBool *defaultView, PetscDeviceInitType *defaultInitType) noexcept
246d71ae5a4SJacob Faibussowitsch {
2470e6b6b59SJacob Faibussowitsch   auto initId   = std::make_pair(*defaultDeviceId, PETSC_FALSE);
2480e6b6b59SJacob Faibussowitsch   auto initView = std::make_pair(*defaultView, PETSC_FALSE);
2490e6b6b59SJacob Faibussowitsch   auto initType = std::make_pair(*defaultInitType, PETSC_FALSE);
2501c06a947SJacob Faibussowitsch   int  ndev     = 0;
251a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
252a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
2533ba16761SJacob Faibussowitsch   if (initialized_) PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
25417f48955SJacob Faibussowitsch   initialized_ = true;
2559566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(PetscRegisterFinalize(finalize_));
2560e6b6b59SJacob Faibussowitsch   PetscCall(base_type::PetscOptionDeviceAll(comm, initType, initId, initView));
257a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
2580e6b6b59SJacob Faibussowitsch   if (initType.first == PETSC_DEVICE_INIT_NONE) {
2590e6b6b59SJacob Faibussowitsch     initId.first = PETSC_CUPM_DEVICE_NONE;
2600e6b6b59SJacob Faibussowitsch   } else if (const auto cerr = cupmGetDeviceCount(&ndev)) {
2616d70ba19SJacob Faibussowitsch     auto PETSC_UNUSED ignored = cupmGetLastError();
2621015a2a4SJacob Faibussowitsch 
2631015a2a4SJacob Faibussowitsch     PetscCheck((initType.first != PETSC_DEVICE_INIT_EAGER) && !initView.first, comm, PETSC_ERR_USER_INPUT, "Cannot eagerly initialize %s, as doing so results in %s error %d (%s) : %s", cupmName(), cupmName(), static_cast<PetscErrorCode>(cerr), cupmGetErrorName(cerr), cupmGetErrorString(cerr));
2641c06a947SJacob Faibussowitsch     // we won't be initializing anything anyways
2650e6b6b59SJacob Faibussowitsch     initType.first = PETSC_DEVICE_INIT_NONE;
2661c06a947SJacob Faibussowitsch     // save the error code for later
2670e6b6b59SJacob Faibussowitsch     initId.first = -static_cast<decltype(initId.first)>(cerr);
268e5265fafSJacob Faibussowitsch   }
269a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
2701c06a947SJacob Faibussowitsch   // check again for init type, since the device count may have changed it
2710e6b6b59SJacob Faibussowitsch   if (initType.first == PETSC_DEVICE_INIT_NONE) {
2721c06a947SJacob Faibussowitsch     // id < 0 (excluding PETSC_DECIDE) indicates an error has occurred during setup
2730e6b6b59SJacob Faibussowitsch     if ((initId.first > 0) || (initId.first == PETSC_DECIDE)) initId.first = PETSC_CUPM_DEVICE_NONE;
2740e6b6b59SJacob Faibussowitsch     // initType overrides initView
2750e6b6b59SJacob Faibussowitsch     initView.first = PETSC_FALSE;
276b2f36b75SJacob Faibussowitsch   } else {
2779566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscDeviceCheckDeviceCount_Internal(ndev));
2780e6b6b59SJacob Faibussowitsch     if (initId.first == PETSC_DECIDE) {
279a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       if (ndev) {
280a3754205SBarry Smith         /* TORCHELASTIC_RUN_ID is used as a proxy to determine if the current process was launched with torchrun */
281a3754205SBarry Smith         char *pytorch_exists = (char *)getenv("TORCHELASTIC_RUN_ID");
2828c2ff9f7SBarry Smith         char *pytorch_rank   = (char *)getenv("LOCAL_RANK");
283a3754205SBarry Smith 
284a3754205SBarry Smith         if (pytorch_exists && pytorch_rank) {
2858c2ff9f7SBarry Smith           char *endptr;
2868c2ff9f7SBarry Smith 
2878c2ff9f7SBarry Smith           initId.first = (PetscInt)strtol(pytorch_rank, &endptr, 10);
2888c2ff9f7SBarry Smith           PetscCheck(initId.first < ndev, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_LIB, "PyTorch environmental variable LOCAL_RANK %s > number devices %d", pytorch_rank, ndev);
2898c2ff9f7SBarry Smith         } else {
290a4af0ceeSJacob Faibussowitsch           PetscMPIInt rank;
291a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
2929566063dSJacob Faibussowitsch           PetscCallMPI(MPI_Comm_rank(comm, &rank));
2930e6b6b59SJacob Faibussowitsch           initId.first = rank % ndev;
2948c2ff9f7SBarry Smith         }
2950e6b6b59SJacob Faibussowitsch       } else initId.first = 0;
296a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     }
2970e6b6b59SJacob Faibussowitsch     if (initView.first) initType.first = PETSC_DEVICE_INIT_EAGER;
298a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   }
299a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
30017f48955SJacob Faibussowitsch   static_assert(std::is_same<PetscMPIInt, decltype(defaultDevice_)>::value, "");
3010e6b6b59SJacob Faibussowitsch   // initId.first is PetscInt, _defaultDevice is int
3020e6b6b59SJacob Faibussowitsch   PetscCall(PetscMPIIntCast(initId.first, &defaultDevice_));
303a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // record the results of the initialization
3040e6b6b59SJacob Faibussowitsch   *defaultDeviceId = initId.first;
3050e6b6b59SJacob Faibussowitsch   *defaultView     = initView.first;
3060e6b6b59SJacob Faibussowitsch   *defaultInitType = initType.first;
3073ba16761SJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
308a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
309a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
31017f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
init_device_id_(PetscInt * inid) const311d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::init_device_id_(PetscInt *inid) const noexcept
312d71ae5a4SJacob Faibussowitsch {
3134acaeda9SJunchao Zhang   const auto id   = *inid == PETSC_DECIDE ? defaultDevice_ : (int)*inid;
314bf025ffbSJacob Faibussowitsch   const auto cerr = static_cast<cupmError_t>(-defaultDevice_);
315a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
316a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
317bf025ffbSJacob Faibussowitsch   PetscCheck(defaultDevice_ != PETSC_CUPM_DEVICE_NONE, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_ARG_WRONGSTATE, "Trying to retrieve a %s PetscDevice when it has been disabled", cupmName());
318bf025ffbSJacob Faibussowitsch   PetscCheck(defaultDevice_ >= 0, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_GPU, "Cannot lazily initialize PetscDevice: %s error %d (%s) : %s", cupmName(), static_cast<PetscErrorCode>(cerr), cupmGetErrorName(cerr), cupmGetErrorString(cerr));
3194acaeda9SJunchao Zhang   PetscAssert(static_cast<decltype(devices_.size())>(id) < devices_.size(), PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_ARG_OUTOFRANGE, "Only supports %zu number of devices but trying to get device with id %d", devices_.size(), id);
3200e6b6b59SJacob Faibussowitsch 
3210e6b6b59SJacob Faibussowitsch   if (!devices_[id]) devices_[id] = util::make_unique<DeviceInternal>(id);
3224acaeda9SJunchao Zhang   PetscAssert(id == devices_[id]->id(), PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_PLIB, "Entry %d contains device with mismatching id %d", id, devices_[id]->id());
3239566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(devices_[id]->initialize());
3240e6b6b59SJacob Faibussowitsch   *inid = id;
3253ba16761SJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
326a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
327a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
32817f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
configure_device_(PetscDevice device)329d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::configure_device_(PetscDevice device) noexcept
330d71ae5a4SJacob Faibussowitsch {
331a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
3329566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(devices_[device->deviceId]->configure());
3333ba16761SJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
334a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
335a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
33617f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
view_device_(PetscDevice device,PetscViewer viewer)337d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::view_device_(PetscDevice device, PetscViewer viewer) noexcept
338d71ae5a4SJacob Faibussowitsch {
339a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
340a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // now this __shouldn't__ reconfigure the device, but there is a petscinfo call to indicate
341a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // it is being reconfigured
3429566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(devices_[device->deviceId]->configure());
3439566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(devices_[device->deviceId]->view(viewer));
3443ba16761SJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
345030f984aSJacob Faibussowitsch }
346030f984aSJacob Faibussowitsch 
347a16fd2c9SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
get_attribute_(PetscInt id,PetscDeviceAttribute attr,void * value)348d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::get_attribute_(PetscInt id, PetscDeviceAttribute attr, void *value) noexcept
349d71ae5a4SJacob Faibussowitsch {
350a16fd2c9SJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
3510e6b6b59SJacob Faibussowitsch   PetscCall(devices_[id]->getattribute(attr, value));
3523ba16761SJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
353a16fd2c9SJacob Faibussowitsch }
354a16fd2c9SJacob Faibussowitsch 
355030f984aSJacob Faibussowitsch // explicitly instantiate the classes
356030f984aSJacob Faibussowitsch #if PetscDefined(HAVE_CUDA)
35717f48955SJacob Faibussowitsch template class Device<DeviceType::CUDA>;
358030f984aSJacob Faibussowitsch #endif
359030f984aSJacob Faibussowitsch #if PetscDefined(HAVE_HIP)
36017f48955SJacob Faibussowitsch template class Device<DeviceType::HIP>;
361030f984aSJacob Faibussowitsch #endif
362030f984aSJacob Faibussowitsch 
3630e6b6b59SJacob Faibussowitsch } // namespace cupm
36417f48955SJacob Faibussowitsch 
3650e6b6b59SJacob Faibussowitsch } // namespace device
36617f48955SJacob Faibussowitsch 
367030f984aSJacob Faibussowitsch } // namespace Petsc
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