xref: /petsc/src/sys/objects/device/impls/cupm/cupmdevice.cxx (revision 5f80ce2ab25dff0f4601e710601cbbcecf323266)
1030f984aSJacob Faibussowitsch #include "../../interface/cupmdevice.hpp"
2a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #include <algorithm>
3a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #include <csetjmp> // for cuda mpi awareness
4a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #include <csignal> // SIGSEGV
5a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #include <iterator>
6a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #include <type_traits>
7030f984aSJacob Faibussowitsch 
8a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #if PetscDefined(USE_LOG)
9a4af0ceeSJacob Faibussowitsch PETSC_INTERN PetscErrorCode PetscLogInitialize(void);
10a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #else
11a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #define PetscLogInitialize() 0
12a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #endif
13a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
14a4af0ceeSJacob Faibussowitsch namespace Petsc
15a4af0ceeSJacob Faibussowitsch {
16030f984aSJacob Faibussowitsch 
1717f48955SJacob Faibussowitsch namespace Device
18030f984aSJacob Faibussowitsch {
1917f48955SJacob Faibussowitsch 
2017f48955SJacob Faibussowitsch namespace CUPM
2117f48955SJacob Faibussowitsch {
2217f48955SJacob Faibussowitsch 
2317f48955SJacob Faibussowitsch // internal "impls" class for CUPMDevice. Each instance represents a single cupm device
2417f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
2517f48955SJacob Faibussowitsch class Device<T>::DeviceInternal
2617f48955SJacob Faibussowitsch {
2717f48955SJacob Faibussowitsch   const int        id_;
2817f48955SJacob Faibussowitsch   bool             devInitialized_ = false;
2917f48955SJacob Faibussowitsch   cupmDeviceProp_t dprop_; // cudaDeviceProp appears to be an actual struct, i.e. you can't
30a4af0ceeSJacob Faibussowitsch                            // initialize it with nullptr or NULL (i've tried)
31a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
3217f48955SJacob Faibussowitsch   PETSC_CXX_COMPAT_DECL(bool CUPMAwareMPI_());
33030f984aSJacob Faibussowitsch 
34030f984aSJacob Faibussowitsch public:
35030f984aSJacob Faibussowitsch   // default constructor
3617f48955SJacob Faibussowitsch   explicit constexpr DeviceInternal(int dev) noexcept : id_(dev) { }
37030f984aSJacob Faibussowitsch 
38030f984aSJacob Faibussowitsch   // gather all relevant information for a particular device, a cupmDeviceProp_t is
39030f984aSJacob Faibussowitsch   // usually sufficient here
40a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD PetscErrorCode initialize() noexcept;
41a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD PetscErrorCode configure() noexcept;
42a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD PetscErrorCode view(PetscViewer) const noexcept;
43a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD PetscErrorCode finalize() noexcept;
44a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
4517f48955SJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD auto id()          const -> decltype(id_)             { return id_;             }
4617f48955SJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD auto initialized() const -> decltype(devInitialized_) { return devInitialized_; }
4717f48955SJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD auto prop()        const -> const decltype(dprop_)&   { return dprop_;          }
48a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
49a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // factory
5017f48955SJacob Faibussowitsch   PETSC_CXX_COMPAT_DECL(std::unique_ptr<DeviceInternal> makeDevice(int i))
51030f984aSJacob Faibussowitsch   {
5217f48955SJacob Faibussowitsch     return std::unique_ptr<DeviceInternal>(new DeviceInternal(i));
53030f984aSJacob Faibussowitsch   }
54030f984aSJacob Faibussowitsch };
55030f984aSJacob Faibussowitsch 
56a4af0ceeSJacob Faibussowitsch // the goal here is simply to get the cupm backend to create its context, not to do any type of
57a4af0ceeSJacob Faibussowitsch // modification of it, or create objects (since these may be affected by subsequent
58a4af0ceeSJacob Faibussowitsch // configuration changes)
5917f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
6017f48955SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::DeviceInternal::initialize() noexcept
61030f984aSJacob Faibussowitsch {
62030f984aSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
6317f48955SJacob Faibussowitsch   if (devInitialized_) PetscFunctionReturn(0);
6417f48955SJacob Faibussowitsch   devInitialized_ = true;
65a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // need to do this BEFORE device has been set, although if the user
66a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // has already done this then we just ignore it
67a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (cupmSetDeviceFlags(cupmDeviceMapHost) == cupmErrorSetOnActiveProcess) {
68a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // reset the error if it was cupmErrorSetOnActiveProcess
69a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     const auto PETSC_UNUSED unused = cupmGetLastError();
70a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   } else {CHKERRCUPM(cupmGetLastError());}
71a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // cuda 5.0+ will create a context when cupmSetDevice is called
7217f48955SJacob Faibussowitsch   if (cupmSetDevice(id_) != cupmErrorDeviceAlreadyInUse) CHKERRCUPM(cupmGetLastError());
73a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // forces cuda < 5.0 to initialize a context
74*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch   CHKERRCUPM(cupmFree(nullptr));
75a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // where is this variable defined and when is it set? who knows! but it is defined and set
76a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // at this point. either way, each device must make this check since I guess MPI might not be
77a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // aware of all of them?
78a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (use_gpu_aware_mpi) {
79a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // For OpenMPI, we could do a compile time check with
80a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // "defined(PETSC_HAVE_OMPI_MAJOR_VERSION) && defined(MPIX_CUDA_AWARE_SUPPORT) &&
81a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // MPIX_CUDA_AWARE_SUPPORT" to see if it is CUDA-aware. However, recent versions of IBM
82a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // Spectrum MPI (e.g., 10.3.1) on Summit meet above conditions, but one has to use jsrun
83a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // --smpiargs=-gpu to really enable GPU-aware MPI. So we do the check at runtime with a
84a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // code that works only with GPU-aware MPI.
8517f48955SJacob Faibussowitsch     if (PetscUnlikely(!CUPMAwareMPI_())) {
86a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       (*PetscErrorPrintf)("PETSc is configured with GPU support, but your MPI is not GPU-aware. For better performance, please use a GPU-aware MPI.\n");
87a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       (*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");
88a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       (*PetscErrorPrintf)("If you do care, for IBM Spectrum MPI on OLCF Summit, you may need jsrun --smpiargs=-gpu.\n");
89a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       (*PetscErrorPrintf)("For OpenMPI, you need to configure it --with-cuda (https://www.open-mpi.org/faq/?category=buildcuda)\n");
90a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       (*PetscErrorPrintf)("For MVAPICH2-GDR, you need to set MV2_USE_CUDA=1 (http://mvapich.cse.ohio-state.edu/userguide/gdr/)\n");
91a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       (*PetscErrorPrintf)("For Cray-MPICH, you need to set MPICH_RDMA_ENABLED_CUDA=1 (https://www.olcf.ornl.gov/tutorials/gpudirect-mpich-enabled-cuda/)\n");
92a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       PETSCABORT(PETSC_COMM_SELF,PETSC_ERR_LIB);
93a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     }
94a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   }
95a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
96a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
97a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
9817f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
9917f48955SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::DeviceInternal::configure() noexcept
100a4af0ceeSJacob Faibussowitsch {
101a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
102bf025ffbSJacob Faibussowitsch   PetscAssert(devInitialized_,PETSC_COMM_SELF,PETSC_ERR_COR,"Device %d being configured before it was initialized",id_);
103030f984aSJacob Faibussowitsch   // why on EARTH nvidia insists on making otherwise informational states into
104030f984aSJacob Faibussowitsch   // fully-fledged error codes is beyond me. Why couldn't a pointer to bool argument have
105030f984aSJacob Faibussowitsch   // sufficed?!?!?!
10617f48955SJacob Faibussowitsch   if (cupmSetDevice(id_) != cupmErrorDeviceAlreadyInUse) CHKERRCUPM(cupmGetLastError());
107a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // need to update the device properties
108*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch   CHKERRCUPM(cupmGetDeviceProperties(&dprop_,id_));
109*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch   CHKERRQ(PetscInfo(nullptr,"Configured device %d\n",id_));
110a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
111a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
112a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
11317f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
11417f48955SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::DeviceInternal::view(PetscViewer viewer) const noexcept
115a4af0ceeSJacob Faibussowitsch {
116a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscBool iascii;
117a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
118a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
119bf025ffbSJacob Faibussowitsch   PetscAssert(devInitialized_,PETSC_COMM_SELF,PETSC_ERR_COR,"Device %d being viewed before it was initialized or configured",id_);
120*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch   CHKERRQ(PetscObjectTypeCompare(PetscObjectCast(viewer),PETSCVIEWERASCII,&iascii));
12117f48955SJacob Faibussowitsch   if (iascii) {
12217f48955SJacob Faibussowitsch     MPI_Comm    comm;
12317f48955SJacob Faibussowitsch     PetscMPIInt rank;
124c0b02e83SStefano Zampini     PetscViewer sviewer;
12517f48955SJacob Faibussowitsch 
126*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     CHKERRQ(PetscObjectGetComm(PetscObjectCast(viewer),&comm));
127*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     CHKERRMPI(MPI_Comm_rank(comm,&rank));
128*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     CHKERRQ(PetscViewerGetSubViewer(viewer,PETSC_COMM_SELF,&sviewer));
129*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     CHKERRQ(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer,"[%d] device %d: %s\n",rank,id_,dprop_.name));
130*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     CHKERRQ(PetscViewerASCIIPushTab(sviewer));
131*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     CHKERRQ(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer,"Compute capability: %d.%d\n",dprop_.major,dprop_.minor));
132*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     CHKERRQ(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer,"Multiprocessor Count: %d\n",dprop_.multiProcessorCount));
133*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     CHKERRQ(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer,"Maximum Grid Dimensions: %d x %d x %d\n",dprop_.maxGridSize[0],dprop_.maxGridSize[1],dprop_.maxGridSize[2]));
134*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     CHKERRQ(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer,"Maximum Block Dimensions: %d x %d x %d\n",dprop_.maxThreadsDim[0],dprop_.maxThreadsDim[1],dprop_.maxThreadsDim[2]));
135*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     CHKERRQ(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer,"Maximum Threads Per Block: %d\n",dprop_.maxThreadsPerBlock));
136*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     CHKERRQ(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer,"Warp Size: %d\n",dprop_.warpSize));
137*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     CHKERRQ(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer,"Total Global Memory (bytes): %zu\n",dprop_.totalGlobalMem));
138*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     CHKERRQ(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer,"Total Constant Memory (bytes): %zu\n",dprop_.totalConstMem));
139*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     CHKERRQ(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer,"Shared Memory Per Block (bytes): %zu\n",dprop_.sharedMemPerBlock));
140*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     CHKERRQ(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer,"Multiprocessor Clock Rate (KHz): %d\n",dprop_.clockRate));
141*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     CHKERRQ(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer,"Memory Clock Rate (KHz): %d\n",dprop_.memoryClockRate));
142*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     CHKERRQ(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer,"Memory Bus Width (bits): %d\n",dprop_.memoryBusWidth));
143*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     CHKERRQ(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer,"Peak Memory Bandwidth (GB/s): %f\n",2.0*dprop_.memoryClockRate*(dprop_.memoryBusWidth/8)/1.0e6));
144*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     CHKERRQ(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer,"Can map host memory: %s\n",dprop_.canMapHostMemory ? "PETSC_TRUE" : "PETSC_FALSE"));
145*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     CHKERRQ(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer,"Can execute multiple kernels concurrently: %s\n",dprop_.concurrentKernels ? "PETSC_TRUE" : "PETSC_FALSE"));
146*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     CHKERRQ(PetscViewerASCIIPopTab(sviewer));
147*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     CHKERRQ(PetscViewerFlush(sviewer));
148*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     CHKERRQ(PetscViewerRestoreSubViewer(viewer,PETSC_COMM_SELF,&sviewer));
149*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     CHKERRQ(PetscViewerFlush(viewer));
15017f48955SJacob Faibussowitsch   }
151a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
152a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
153a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
154a4af0ceeSJacob Faibussowitsch static std::jmp_buf cupmMPIAwareJumpBuffer;
155a4af0ceeSJacob Faibussowitsch static bool         cupmMPIAwareJumpBufferSet;
156a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
157a4af0ceeSJacob Faibussowitsch // godspeed to anyone that attempts to call this function
158a4af0ceeSJacob Faibussowitsch void SilenceVariableIsNotNeededAndWillNotBeEmittedWarning_ThisFunctionShouldNeverBeCalled()
159a4af0ceeSJacob Faibussowitsch {
160a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PETSCABORT(MPI_COMM_NULL,INT_MAX);
161a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (cupmMPIAwareJumpBufferSet) (void)cupmMPIAwareJumpBuffer;
162a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
163a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
164*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch #define CHKCUPMAWARE(...) do {                                  \
165*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     cupmError_t cerr_ = __VA_ARGS__;                            \
166*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     if (PetscUnlikely(cerr_ != cupmSuccess)) return false;      \
167*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch   } while (0)
168a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
16917f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
17017f48955SJacob Faibussowitsch PETSC_CXX_COMPAT_DEFN(bool Device<T>::DeviceInternal::CUPMAwareMPI_())
171a4af0ceeSJacob Faibussowitsch {
172a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   constexpr int  bufSize = 2;
173a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   constexpr int  hbuf[bufSize] = {1,0};
174a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   int            *dbuf = nullptr;
17517f48955SJacob Faibussowitsch   constexpr auto bytes = bufSize*sizeof(*dbuf);
17617f48955SJacob Faibussowitsch   auto           awareness = false;
177a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   const auto     cupmSignalHandler = [](int signal, void *ptr) -> PetscErrorCode {
178a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     if ((signal == SIGSEGV) && cupmMPIAwareJumpBufferSet) std::longjmp(cupmMPIAwareJumpBuffer,1);
179a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     return PetscSignalHandlerDefault(signal,ptr);
180a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   };
181a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
182a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
183*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch   CHKCUPMAWARE(cupmMalloc(reinterpret_cast<void**>(&dbuf),bytes));
184*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch   CHKCUPMAWARE(cupmMemcpy(dbuf,hbuf,bytes,cupmMemcpyHostToDevice));
185*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch   CHKERRABORT(PETSC_COMM_SELF,PetscPushSignalHandler(cupmSignalHandler,nullptr));
186a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   cupmMPIAwareJumpBufferSet = true;
187a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (setjmp(cupmMPIAwareJumpBuffer)) {
188a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // if a segv was triggered in the MPI_Allreduce below, it is very likely due to MPI not
189a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // being GPU-aware
190a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     awareness = false;
191a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // control flow up until this point:
19217f48955SJacob Faibussowitsch     // 1. CUPMDevice<T>::CUPMDeviceInternal::MPICUPMAware__()
193a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // 2. MPI_Allreduce
194a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // 3. SIGSEGV
195a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // 4. PetscSignalHandler_Private
196a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // 5. cupmSignalHandler (lambda function)
197a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // 6. here
198a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // PetscSignalHandler_Private starts with PetscFunctionBegin and is pushed onto the stack
199a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // so we must undo this. This would be most naturally done in cupmSignalHandler, however
200a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // the C/C++ standard dictates:
201a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     //
202a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // After invoking longjmp(), non-volatile-qualified local objects should not be accessed if
203a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // their values could have changed since the invocation of setjmp(). Their value in this
204a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // case is considered indeterminate, and accessing them is undefined behavior.
205a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     //
206a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // so for safety (since we don't know what PetscStackPop may try to read/declare) we do it
207a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // outside of the longjmp control flow
208a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     PetscStackPop;
209a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   } else if (!MPI_Allreduce(dbuf,dbuf+1,1,MPI_INT,MPI_SUM,PETSC_COMM_SELF)) awareness = true;
210a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   cupmMPIAwareJumpBufferSet = false;
211*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch   CHKERRABORT(PETSC_COMM_SELF,PetscPopSignalHandler());
212*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch   CHKCUPMAWARE(cupmFree(dbuf));
213a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(awareness);
214a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
215a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
216bf025ffbSJacob Faibussowitsch #undef CHKCUPMAWARE
217bf025ffbSJacob Faibussowitsch 
21817f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
21917f48955SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::DeviceInternal::finalize() noexcept
220a4af0ceeSJacob Faibussowitsch {
221a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
22217f48955SJacob Faibussowitsch   devInitialized_ = false;
223a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
224a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
225a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
22617f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
22717f48955SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::finalize_() noexcept
228a4af0ceeSJacob Faibussowitsch {
229a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
23017f48955SJacob Faibussowitsch   if (!initialized_) PetscFunctionReturn(0);
23117f48955SJacob Faibussowitsch   for (auto&& device : devices_) {
232a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     if (device) {
233*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch       CHKERRQ(device->finalize());
234a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       device.reset();
235a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     }
236a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   }
23717f48955SJacob Faibussowitsch   defaultDevice_ = PETSC_CUPM_DEVICE_NONE;  // disabled by default
23817f48955SJacob Faibussowitsch   initialized_   = false;
239a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
240a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
241a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
24217f48955SJacob Faibussowitsch // these functions should be named identically to the option they produce where "CUPMTYPE" and
24317f48955SJacob Faibussowitsch // "cupmtype" are the uppercase and lowercase string versions of the cupm backend respectively
24417f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
24517f48955SJacob Faibussowitsch PETSC_CXX_COMPAT_DECL(PETSC_CONSTEXPR_14 const char* PetscDevice_CUPMTYPE_Options())
24617f48955SJacob Faibussowitsch {
24717f48955SJacob Faibussowitsch   switch (T) {
24817f48955SJacob Faibussowitsch   case DeviceType::CUDA: return "PetscDevice CUDA Options";
24917f48955SJacob Faibussowitsch   case DeviceType::HIP:  return "PetscDevice HIP Options";
25017f48955SJacob Faibussowitsch   }
251bf025ffbSJacob Faibussowitsch   PetscUnreachable();
252bf025ffbSJacob Faibussowitsch   return "PETSC_ERROR_PLIB";
253a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
254a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
25517f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
25617f48955SJacob Faibussowitsch PETSC_CXX_COMPAT_DECL(PETSC_CONSTEXPR_14 const char* device_enable_cupmtype())
25717f48955SJacob Faibussowitsch {
25817f48955SJacob Faibussowitsch   switch (T) {
25917f48955SJacob Faibussowitsch   case DeviceType::CUDA: return "-device_enable_cuda";
26017f48955SJacob Faibussowitsch   case DeviceType::HIP:  return "-device_enable_hip";
26117f48955SJacob Faibussowitsch   }
262bf025ffbSJacob Faibussowitsch   PetscUnreachable();
263bf025ffbSJacob Faibussowitsch   return "PETSC_ERROR_PLIB";
26417f48955SJacob Faibussowitsch }
265a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
26617f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
26717f48955SJacob Faibussowitsch PETSC_CXX_COMPAT_DECL(PETSC_CONSTEXPR_14 const char* device_select_cupmtype())
26817f48955SJacob Faibussowitsch {
26917f48955SJacob Faibussowitsch   switch (T) {
27017f48955SJacob Faibussowitsch   case DeviceType::CUDA: return "-device_select_cuda";
27117f48955SJacob Faibussowitsch   case DeviceType::HIP:  return "-device_select_hip";
27217f48955SJacob Faibussowitsch   }
273bf025ffbSJacob Faibussowitsch   PetscUnreachable();
274bf025ffbSJacob Faibussowitsch   return "PETSC_ERROR_PLIB";
27517f48955SJacob Faibussowitsch }
276a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
27717f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
27817f48955SJacob Faibussowitsch PETSC_CXX_COMPAT_DECL(PETSC_CONSTEXPR_14 const char* device_view_cupmtype())
27917f48955SJacob Faibussowitsch {
28017f48955SJacob Faibussowitsch   switch (T) {
28117f48955SJacob Faibussowitsch   case DeviceType::CUDA: return "-device_view_cuda";
28217f48955SJacob Faibussowitsch   case DeviceType::HIP:  return "-device_view_hip";
28317f48955SJacob Faibussowitsch   }
284bf025ffbSJacob Faibussowitsch   PetscUnreachable();
285bf025ffbSJacob Faibussowitsch   return "PETSC_ERROR_PLIB";
28617f48955SJacob Faibussowitsch }
28717f48955SJacob Faibussowitsch 
28817f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
289e5265fafSJacob Faibussowitsch PETSC_CXX_COMPAT_DECL(PETSC_CONSTEXPR_14 const char* CUPM_VISIBLE_DEVICES())
290e5265fafSJacob Faibussowitsch {
291e5265fafSJacob Faibussowitsch   switch (T) {
292e5265fafSJacob Faibussowitsch   case DeviceType::CUDA: return "CUDA_VISIBLE_DEVICES";
293e5265fafSJacob Faibussowitsch   case DeviceType::HIP:  return "HIP_VISIBLE_DEVICES";
294e5265fafSJacob Faibussowitsch   }
295e5265fafSJacob Faibussowitsch   PetscUnreachable();
296e5265fafSJacob Faibussowitsch   return "PETSC_ERROR_PLIB";
297e5265fafSJacob Faibussowitsch }
298e5265fafSJacob Faibussowitsch 
299e5265fafSJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
30017f48955SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::initialize(MPI_Comm comm, PetscInt *defaultDeviceId, PetscDeviceInitType *defaultInitType) noexcept
301a4af0ceeSJacob Faibussowitsch {
302a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscInt    initTypeCUPM = *defaultInitType,id = *defaultDeviceId;
303a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscBool   view         = PETSC_FALSE,flg;
304a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   int         ndev;
305b2f36b75SJacob Faibussowitsch   cupmError_t cerr;
306a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
307a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
30817f48955SJacob Faibussowitsch   if (initialized_) PetscFunctionReturn(0);
30917f48955SJacob Faibussowitsch   initialized_ = true;
310*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch   CHKERRQ(PetscRegisterFinalize(finalize_));
311a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
312a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   {
313*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     PetscErrorCode ierr;
314*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch 
31517f48955SJacob Faibussowitsch     // the functions to populate the command line strings are named after the string they return
31617f48955SJacob Faibussowitsch     ierr = PetscOptionsBegin(comm,nullptr,PetscDevice_CUPMTYPE_Options<T>(),"Sys");CHKERRQ(ierr);
317*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     CHKERRQ(PetscOptionsEList(device_enable_cupmtype<T>(),"How (or whether) to initialize a device","CUPMDevice<CUPMDeviceType>::initialize()",PetscDeviceInitTypes,3,PetscDeviceInitTypes[initTypeCUPM],&initTypeCUPM,nullptr));
318*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     CHKERRQ(PetscOptionsRangeInt(device_select_cupmtype<T>(),"Which device to use. Pass " PetscStringize(PETSC_DECIDE) " to have PETSc decide or (given they exist) [0-NUM_DEVICE) for a specific device","PetscDeviceCreate",id,&id,nullptr,PETSC_DECIDE,std::numeric_limits<decltype(defaultDevice_)>::max()));
319*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     CHKERRQ(PetscOptionsBool(device_view_cupmtype<T>(),"Display device information and assignments (forces eager initialization)",nullptr,view,&view,&flg));
320a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     ierr = PetscOptionsEnd();CHKERRQ(ierr);
321a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   }
322a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
323a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   cerr = cupmGetDeviceCount(&ndev);
324e5265fafSJacob Faibussowitsch   switch (cerr) {
325e5265fafSJacob Faibussowitsch   case cupmErrorNoDevice: {
326e5265fafSJacob Faibussowitsch     PetscBool found;
327e5265fafSJacob Faibussowitsch     PetscBool ignoreCupmError = PETSC_FALSE;
3286d70ba19SJacob Faibussowitsch     char      buf[16];
329e5265fafSJacob Faibussowitsch 
330*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     CHKERRQ(PetscOptionsGetenv(comm,CUPM_VISIBLE_DEVICES<T>(),buf,sizeof(buf),&found));
331e5265fafSJacob Faibussowitsch     if (found) {
3326d70ba19SJacob Faibussowitsch       size_t len;
3336d70ba19SJacob Faibussowitsch 
334*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch       CHKERRQ(PetscStrlen(buf,&len));
3356d70ba19SJacob Faibussowitsch       if (!len || buf[0] == '-') ignoreCupmError = PETSC_TRUE;
336e5265fafSJacob Faibussowitsch     }
337e5265fafSJacob Faibussowitsch     id = PETSC_CUPM_DEVICE_NONE; // there are no devices anyway
3386d70ba19SJacob Faibussowitsch     if (ignoreCupmError) {
3396d70ba19SJacob Faibussowitsch       initTypeCUPM = PETSC_DEVICE_INIT_NONE;
3406d70ba19SJacob Faibussowitsch       auto PETSC_UNUSED ignored = cupmGetLastError();
3416d70ba19SJacob Faibussowitsch       break;
3426d70ba19SJacob Faibussowitsch     }
343e5265fafSJacob Faibussowitsch     // if we don't outright ignore the error we then drop and check if the user tried to
344e5265fafSJacob Faibussowitsch     // eagerly initialize the device
345e5265fafSJacob Faibussowitsch   }
346e5265fafSJacob Faibussowitsch   case cupmErrorStubLibrary:
347a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     if (PetscUnlikely((initTypeCUPM == PETSC_DEVICE_INIT_EAGER) || (view && flg))) {
348a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       const auto name    = cupmGetErrorName(cerr);
349a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       const auto desc    = cupmGetErrorString(cerr);
350a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       const auto backend = cupmName();
35198921bdaSJacob Faibussowitsch       SETERRQ(comm,PETSC_ERR_USER_INPUT,"Cannot eagerly initialize %s, as doing so results in %s error %d (%s) : %s",backend,backend,static_cast<PetscErrorCode>(cerr),name,desc);
352a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     }
353a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     initTypeCUPM = PETSC_DEVICE_INIT_NONE;
354e5265fafSJacob Faibussowitsch     {auto PETSC_UNUSED ignored = cupmGetLastError();}
355e5265fafSJacob Faibussowitsch     break;
356e5265fafSJacob Faibussowitsch   default:
357e5265fafSJacob Faibussowitsch     CHKERRCUPM(cerr);
358e5265fafSJacob Faibussowitsch     break;
359e5265fafSJacob Faibussowitsch   }
360a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
361b2f36b75SJacob Faibussowitsch   if (initTypeCUPM == PETSC_DEVICE_INIT_NONE) {
362b2f36b75SJacob Faibussowitsch     if ((id > 0) || (id == PETSC_DECIDE)) id = PETSC_CUPM_DEVICE_NONE;
363b2f36b75SJacob Faibussowitsch   } else {
364*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     CHKERRQ(PetscDeviceCheckDeviceCount_Internal(ndev));
365a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     if (id == PETSC_DECIDE) {
366a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       if (ndev) {
367a4af0ceeSJacob Faibussowitsch         PetscMPIInt rank;
368a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
369*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch         CHKERRMPI(MPI_Comm_rank(comm,&rank));
370a4af0ceeSJacob Faibussowitsch         id   = rank % ndev;
371a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       } else id = 0;
372a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     }
373a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     view = static_cast<decltype(view)>(view && flg);
374a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     if (view) initTypeCUPM = PETSC_DEVICE_INIT_EAGER;
375a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   }
376a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
37717f48955SJacob Faibussowitsch   static_assert(std::is_same<PetscMPIInt,decltype(defaultDevice_)>::value,"");
378b2f36b75SJacob Faibussowitsch   // id is PetscInt, _defaultDevice is int
379*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch   CHKERRQ(PetscMPIIntCast(id,&defaultDevice_));
380a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (initTypeCUPM == PETSC_DEVICE_INIT_EAGER) {
38117f48955SJacob Faibussowitsch     devices_[defaultDevice_] = DeviceInternal::makeDevice(defaultDevice_);
382*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     CHKERRQ(devices_[defaultDevice_]->initialize());
383*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch     CHKERRQ(devices_[defaultDevice_]->configure());
384a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     if (view) {
385a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       PetscViewer vwr;
386a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
387*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch       CHKERRQ(PetscLogInitialize());
388*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch       CHKERRQ(PetscViewerASCIIGetStdout(comm,&vwr));
389*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch       CHKERRQ(devices_[defaultDevice_]->view(vwr));
390a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     }
391a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   }
392a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
393a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // record the results of the initialization
394a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   *defaultInitType = static_cast<PetscDeviceInitType>(initTypeCUPM);
395a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   *defaultDeviceId = id;
396a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
397a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
398a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
39917f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
40017f48955SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::getDevice(PetscDevice device, PetscInt id) const noexcept
401a4af0ceeSJacob Faibussowitsch {
402bf025ffbSJacob Faibussowitsch   const auto cerr = static_cast<cupmError_t>(-defaultDevice_);
403a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
404a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
405bf025ffbSJacob 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());
406bf025ffbSJacob 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));
40717f48955SJacob Faibussowitsch   if (id == PETSC_DECIDE) id = defaultDevice_;
408bf025ffbSJacob Faibussowitsch   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 %" PetscInt_FMT,devices_.size(),id);
40917f48955SJacob Faibussowitsch   if (devices_[id]) {
4102c71b3e2SJacob Faibussowitsch     PetscAssert(id == devices_[id]->id(),PETSC_COMM_SELF,PETSC_ERR_PLIB,"Entry %" PetscInt_FMT " contains device with mismatching id %d",id,devices_[id]->id());
41117f48955SJacob Faibussowitsch   } else devices_[id] = DeviceInternal::makeDevice(id);
412*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch   CHKERRQ(devices_[id]->initialize());
41317f48955SJacob Faibussowitsch   device->deviceId           = devices_[id]->id(); // technically id = _devices[id]->_id here
41417f48955SJacob Faibussowitsch   device->ops->createcontext = create_;
415a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   device->ops->configure     = this->configureDevice;
416a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   device->ops->view          = this->viewDevice;
417a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
418a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
419a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
42017f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
42117f48955SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::configureDevice(PetscDevice device) noexcept
422a4af0ceeSJacob Faibussowitsch {
423a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
424*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch   CHKERRQ(devices_[device->deviceId]->configure());
425a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
426a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
427a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
42817f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
42917f48955SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::viewDevice(PetscDevice device, PetscViewer viewer) noexcept
430a4af0ceeSJacob Faibussowitsch {
431a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
432a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // now this __shouldn't__ reconfigure the device, but there is a petscinfo call to indicate
433a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // it is being reconfigured
434*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch   CHKERRQ(devices_[device->deviceId]->configure());
435*5f80ce2aSJacob Faibussowitsch   CHKERRQ(devices_[device->deviceId]->view(viewer));
436030f984aSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
437030f984aSJacob Faibussowitsch }
438030f984aSJacob Faibussowitsch 
439030f984aSJacob Faibussowitsch // explicitly instantiate the classes
440030f984aSJacob Faibussowitsch #if PetscDefined(HAVE_CUDA)
44117f48955SJacob Faibussowitsch template class Device<DeviceType::CUDA>;
442030f984aSJacob Faibussowitsch #endif
443030f984aSJacob Faibussowitsch #if PetscDefined(HAVE_HIP)
44417f48955SJacob Faibussowitsch template class Device<DeviceType::HIP>;
445030f984aSJacob Faibussowitsch #endif
446030f984aSJacob Faibussowitsch 
44717f48955SJacob Faibussowitsch } // namespace CUPM
44817f48955SJacob Faibussowitsch 
44917f48955SJacob Faibussowitsch } // namespace Device
45017f48955SJacob Faibussowitsch 
451030f984aSJacob Faibussowitsch } // namespace Petsc
452