xref: /petsc/src/sys/objects/device/impls/cupm/cupmdevice.cxx (revision a16fd2c93c02146fccd68469496ac02ca99b9ebe)
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 
149371c9d4SSatish Balay namespace Petsc {
15030f984aSJacob Faibussowitsch 
169371c9d4SSatish Balay namespace Device {
1717f48955SJacob Faibussowitsch 
189371c9d4SSatish Balay namespace CUPM {
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;
2517f48955SJacob 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 
2817f48955SJacob Faibussowitsch   PETSC_CXX_COMPAT_DECL(bool CUPMAwareMPI_());
29030f984aSJacob Faibussowitsch 
30030f984aSJacob Faibussowitsch public:
31030f984aSJacob Faibussowitsch   // default constructor
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
36a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD PetscErrorCode initialize() noexcept;
37a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD PetscErrorCode configure() noexcept;
38a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD PetscErrorCode view(PetscViewer) const noexcept;
39*a16fd2c9SJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD PetscErrorCode getattribute(PetscDeviceAttribute, void *) const noexcept;
40a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD PetscErrorCode finalize() noexcept;
41a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
4217f48955SJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD auto id() const -> decltype(id_) { return id_; }
4317f48955SJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD auto initialized() const -> decltype(devInitialized_) { return devInitialized_; }
4417f48955SJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD auto prop() const -> const decltype(dprop_) & { return dprop_; }
45a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
46a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // factory
47*a16fd2c9SJacob Faibussowitsch #if __cplusplus >= 201402L
48*a16fd2c9SJacob Faibussowitsch   PETSC_CXX_COMPAT_DECL(std::unique_ptr<DeviceInternal> makeDevice(int i)) {
49*a16fd2c9SJacob Faibussowitsch     return std::make_unique<DeviceInternal>(i);
50*a16fd2c9SJacob Faibussowitsch   }
51*a16fd2c9SJacob Faibussowitsch #else
52*a16fd2c9SJacob Faibussowitsch   PETSC_CXX_COMPAT_DECL(std::unique_ptr<DeviceInternal> makeDevice(int i)) {
53*a16fd2c9SJacob Faibussowitsch     return std::unique_ptr<DeviceInternal>(new DeviceInternal(i));
54*a16fd2c9SJacob Faibussowitsch   }
55*a16fd2c9SJacob Faibussowitsch #endif
56030f984aSJacob Faibussowitsch };
57030f984aSJacob Faibussowitsch 
58a4af0ceeSJacob Faibussowitsch // the goal here is simply to get the cupm backend to create its context, not to do any type of
59a4af0ceeSJacob Faibussowitsch // modification of it, or create objects (since these may be affected by subsequent
60a4af0ceeSJacob Faibussowitsch // configuration changes)
6117f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
629371c9d4SSatish Balay PetscErrorCode Device<T>::DeviceInternal::initialize() noexcept {
63030f984aSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
6417f48955SJacob Faibussowitsch   if (devInitialized_) PetscFunctionReturn(0);
6517f48955SJacob Faibussowitsch   devInitialized_ = true;
66a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // need to do this BEFORE device has been set, although if the user
67a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // has already done this then we just ignore it
68a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (cupmSetDeviceFlags(cupmDeviceMapHost) == cupmErrorSetOnActiveProcess) {
69a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // reset the error if it was cupmErrorSetOnActiveProcess
70a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     const auto PETSC_UNUSED unused = cupmGetLastError();
719371c9d4SSatish Balay   } else {
729371c9d4SSatish Balay     PetscCallCUPM(cupmGetLastError());
739371c9d4SSatish Balay   }
74a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // cuda 5.0+ will create a context when cupmSetDevice is called
759566063dSJacob Faibussowitsch   if (cupmSetDevice(id_) != cupmErrorDeviceAlreadyInUse) PetscCallCUPM(cupmGetLastError());
76a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // forces cuda < 5.0 to initialize a context
779566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCallCUPM(cupmFree(nullptr));
78a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // where is this variable defined and when is it set? who knows! but it is defined and set
79a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // at this point. either way, each device must make this check since I guess MPI might not be
80a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // aware of all of them?
81a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (use_gpu_aware_mpi) {
82a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // For OpenMPI, we could do a compile time check with
83a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // "defined(PETSC_HAVE_OMPI_MAJOR_VERSION) && defined(MPIX_CUDA_AWARE_SUPPORT) &&
84a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // MPIX_CUDA_AWARE_SUPPORT" to see if it is CUDA-aware. However, recent versions of IBM
85a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // Spectrum MPI (e.g., 10.3.1) on Summit meet above conditions, but one has to use jsrun
86a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // --smpiargs=-gpu to really enable GPU-aware MPI. So we do the check at runtime with a
87a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // code that works only with GPU-aware MPI.
8817f48955SJacob Faibussowitsch     if (PetscUnlikely(!CUPMAwareMPI_())) {
89a4af0ceeSJacob 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");
90a4af0ceeSJacob 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");
91a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       (*PetscErrorPrintf)("If you do care, for IBM Spectrum MPI on OLCF Summit, you may need jsrun --smpiargs=-gpu.\n");
92a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       (*PetscErrorPrintf)("For OpenMPI, you need to configure it --with-cuda (https://www.open-mpi.org/faq/?category=buildcuda)\n");
93a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       (*PetscErrorPrintf)("For MVAPICH2-GDR, you need to set MV2_USE_CUDA=1 (http://mvapich.cse.ohio-state.edu/userguide/gdr/)\n");
94a4af0ceeSJacob 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");
95a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       PETSCABORT(PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_LIB);
96a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     }
97a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   }
98a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
99a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
100a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
10117f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
1029371c9d4SSatish Balay PetscErrorCode Device<T>::DeviceInternal::configure() noexcept {
103a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
104bf025ffbSJacob Faibussowitsch   PetscAssert(devInitialized_, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_COR, "Device %d being configured before it was initialized", id_);
105030f984aSJacob Faibussowitsch   // why on EARTH nvidia insists on making otherwise informational states into
106030f984aSJacob Faibussowitsch   // fully-fledged error codes is beyond me. Why couldn't a pointer to bool argument have
107030f984aSJacob Faibussowitsch   // sufficed?!?!?!
1089566063dSJacob Faibussowitsch   if (cupmSetDevice(id_) != cupmErrorDeviceAlreadyInUse) PetscCallCUPM(cupmGetLastError());
109a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // need to update the device properties
1109566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCallCUPM(cupmGetDeviceProperties(&dprop_, id_));
1119566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(PetscInfo(nullptr, "Configured device %d\n", id_));
112a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
113a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
114a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
11517f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
1169371c9d4SSatish Balay PetscErrorCode Device<T>::DeviceInternal::view(PetscViewer viewer) const noexcept {
117a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscBool iascii;
118a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
119a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
120bf025ffbSJacob Faibussowitsch   PetscAssert(devInitialized_, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_COR, "Device %d being viewed before it was initialized or configured", id_);
1219566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(PetscObjectTypeCompare(PetscObjectCast(viewer), PETSCVIEWERASCII, &iascii));
12217f48955SJacob Faibussowitsch   if (iascii) {
12317f48955SJacob Faibussowitsch     MPI_Comm    comm;
12417f48955SJacob Faibussowitsch     PetscMPIInt rank;
125c0b02e83SStefano Zampini     PetscViewer sviewer;
12617f48955SJacob Faibussowitsch 
1279566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscObjectGetComm(PetscObjectCast(viewer), &comm));
1289566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCallMPI(MPI_Comm_rank(comm, &rank));
1299566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerGetSubViewer(viewer, PETSC_COMM_SELF, &sviewer));
1309566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "[%d] device %d: %s\n", rank, id_, 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));
1419566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Multiprocessor Clock Rate (KHz): %d\n", dprop_.clockRate));
1429566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Memory Clock Rate (KHz): %d\n", dprop_.memoryClockRate));
1439566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Memory Bus Width (bits): %d\n", dprop_.memoryBusWidth));
1449566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Peak Memory Bandwidth (GB/s): %f\n", 2.0 * dprop_.memoryClockRate * (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(PetscViewerFlush(sviewer));
1499566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerRestoreSubViewer(viewer, PETSC_COMM_SELF, &sviewer));
1509566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerFlush(viewer));
15117f48955SJacob Faibussowitsch   }
152a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
153a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
154a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
155*a16fd2c9SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
156*a16fd2c9SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::DeviceInternal::getattribute(PetscDeviceAttribute attr, void *value) const noexcept {
157*a16fd2c9SJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
158*a16fd2c9SJacob Faibussowitsch   PetscAssert(initialized(), PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_COR, "Device %d was not initialized", id());
159*a16fd2c9SJacob Faibussowitsch   switch (attr) {
160*a16fd2c9SJacob Faibussowitsch   case PETSC_DEVICE_ATTR_SIZE_T_SHARED_MEM_PER_BLOCK: *static_cast<std::size_t *>(value) = prop().sharedMemPerBlock;
161*a16fd2c9SJacob Faibussowitsch   case PETSC_DEVICE_ATTR_MAX: break;
162*a16fd2c9SJacob Faibussowitsch   }
163*a16fd2c9SJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
164*a16fd2c9SJacob Faibussowitsch }
165*a16fd2c9SJacob Faibussowitsch 
166a4af0ceeSJacob Faibussowitsch static std::jmp_buf cupmMPIAwareJumpBuffer;
167a4af0ceeSJacob Faibussowitsch static bool         cupmMPIAwareJumpBufferSet;
168a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
169a4af0ceeSJacob Faibussowitsch // godspeed to anyone that attempts to call this function
1709371c9d4SSatish Balay void SilenceVariableIsNotNeededAndWillNotBeEmittedWarning_ThisFunctionShouldNeverBeCalled() {
171a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PETSCABORT(MPI_COMM_NULL, INT_MAX);
172a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (cupmMPIAwareJumpBufferSet) (void)cupmMPIAwareJumpBuffer;
173a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
174a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
1759371c9d4SSatish Balay #define CHKCUPMAWARE(...) \
1769371c9d4SSatish Balay   do { \
1775f80ce2aSJacob Faibussowitsch     cupmError_t cerr_ = __VA_ARGS__; \
1785f80ce2aSJacob Faibussowitsch     if (PetscUnlikely(cerr_ != cupmSuccess)) return false; \
1795f80ce2aSJacob Faibussowitsch   } while (0)
180a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
18117f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
1829371c9d4SSatish Balay PETSC_CXX_COMPAT_DEFN(bool Device<T>::DeviceInternal::CUPMAwareMPI_()) {
183a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   constexpr int  bufSize           = 2;
184a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   constexpr int  hbuf[bufSize]     = {1, 0};
185a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   int           *dbuf              = nullptr;
18617f48955SJacob Faibussowitsch   constexpr auto bytes             = bufSize * sizeof(*dbuf);
18717f48955SJacob Faibussowitsch   auto           awareness         = false;
188a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   const auto     cupmSignalHandler = [](int signal, void *ptr) -> PetscErrorCode {
189a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     if ((signal == SIGSEGV) && cupmMPIAwareJumpBufferSet) std::longjmp(cupmMPIAwareJumpBuffer, 1);
190a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     return PetscSignalHandlerDefault(signal, ptr);
191a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   };
192a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
193a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
1945f80ce2aSJacob Faibussowitsch   CHKCUPMAWARE(cupmMalloc(reinterpret_cast<void **>(&dbuf), bytes));
1955f80ce2aSJacob Faibussowitsch   CHKCUPMAWARE(cupmMemcpy(dbuf, hbuf, bytes, cupmMemcpyHostToDevice));
1969566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCallAbort(PETSC_COMM_SELF, PetscPushSignalHandler(cupmSignalHandler, nullptr));
197a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   cupmMPIAwareJumpBufferSet = true;
198a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (setjmp(cupmMPIAwareJumpBuffer)) {
199a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // if a segv was triggered in the MPI_Allreduce below, it is very likely due to MPI not
200a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // being GPU-aware
201a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     awareness = false;
202a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // control flow up until this point:
20317f48955SJacob Faibussowitsch     // 1. CUPMDevice<T>::CUPMDeviceInternal::MPICUPMAware__()
204a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // 2. MPI_Allreduce
205a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // 3. SIGSEGV
206a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // 4. PetscSignalHandler_Private
207a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // 5. cupmSignalHandler (lambda function)
208a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // 6. here
209a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // PetscSignalHandler_Private starts with PetscFunctionBegin and is pushed onto the stack
210a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // so we must undo this. This would be most naturally done in cupmSignalHandler, however
211a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // the C/C++ standard dictates:
212a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     //
213a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // After invoking longjmp(), non-volatile-qualified local objects should not be accessed if
214a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // their values could have changed since the invocation of setjmp(). Their value in this
215a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // case is considered indeterminate, and accessing them is undefined behavior.
216a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     //
217a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // so for safety (since we don't know what PetscStackPop may try to read/declare) we do it
218a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // outside of the longjmp control flow
219a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     PetscStackPop;
220a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   } else if (!MPI_Allreduce(dbuf, dbuf + 1, 1, MPI_INT, MPI_SUM, PETSC_COMM_SELF)) awareness = true;
221a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   cupmMPIAwareJumpBufferSet = false;
2229566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCallAbort(PETSC_COMM_SELF, PetscPopSignalHandler());
2235f80ce2aSJacob Faibussowitsch   CHKCUPMAWARE(cupmFree(dbuf));
224a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(awareness);
225a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
226a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
227bf025ffbSJacob Faibussowitsch #undef CHKCUPMAWARE
228bf025ffbSJacob Faibussowitsch 
22917f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
2309371c9d4SSatish Balay PetscErrorCode Device<T>::DeviceInternal::finalize() noexcept {
231a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
23217f48955SJacob Faibussowitsch   devInitialized_ = false;
233a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
234a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
235a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
23617f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
2379371c9d4SSatish Balay PetscErrorCode Device<T>::finalize_() noexcept {
238a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
23917f48955SJacob Faibussowitsch   if (!initialized_) PetscFunctionReturn(0);
24017f48955SJacob Faibussowitsch   for (auto &&device : devices_) {
241a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     if (device) {
2429566063dSJacob Faibussowitsch       PetscCall(device->finalize());
243a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       device.reset();
244a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     }
245a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   }
24617f48955SJacob Faibussowitsch   defaultDevice_ = PETSC_CUPM_DEVICE_NONE; // disabled by default
24717f48955SJacob Faibussowitsch   initialized_   = false;
248a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
249a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
250a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
25117f48955SJacob Faibussowitsch // these functions should be named identically to the option they produce where "CUPMTYPE" and
25217f48955SJacob Faibussowitsch // "cupmtype" are the uppercase and lowercase string versions of the cupm backend respectively
25317f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
2549371c9d4SSatish Balay PETSC_CXX_COMPAT_DECL(PETSC_CONSTEXPR_14 const char *PetscDevice_CUPMTYPE_Options()) {
25517f48955SJacob Faibussowitsch   switch (T) {
25617f48955SJacob Faibussowitsch   case DeviceType::CUDA: return "PetscDevice CUDA Options";
25717f48955SJacob Faibussowitsch   case DeviceType::HIP: return "PetscDevice HIP Options";
25817f48955SJacob Faibussowitsch   }
259bf025ffbSJacob Faibussowitsch   PetscUnreachable();
260bf025ffbSJacob Faibussowitsch   return "PETSC_ERROR_PLIB";
261a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
262a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
26317f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
2649371c9d4SSatish Balay PETSC_CXX_COMPAT_DECL(PETSC_CONSTEXPR_14 const char *device_enable_cupmtype()) {
26517f48955SJacob Faibussowitsch   switch (T) {
26617f48955SJacob Faibussowitsch   case DeviceType::CUDA: return "-device_enable_cuda";
26717f48955SJacob Faibussowitsch   case DeviceType::HIP: return "-device_enable_hip";
26817f48955SJacob Faibussowitsch   }
269bf025ffbSJacob Faibussowitsch   PetscUnreachable();
270bf025ffbSJacob Faibussowitsch   return "PETSC_ERROR_PLIB";
27117f48955SJacob Faibussowitsch }
272a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
27317f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
2749371c9d4SSatish Balay PETSC_CXX_COMPAT_DECL(PETSC_CONSTEXPR_14 const char *device_select_cupmtype()) {
27517f48955SJacob Faibussowitsch   switch (T) {
27617f48955SJacob Faibussowitsch   case DeviceType::CUDA: return "-device_select_cuda";
27717f48955SJacob Faibussowitsch   case DeviceType::HIP: return "-device_select_hip";
27817f48955SJacob Faibussowitsch   }
279bf025ffbSJacob Faibussowitsch   PetscUnreachable();
280bf025ffbSJacob Faibussowitsch   return "PETSC_ERROR_PLIB";
28117f48955SJacob Faibussowitsch }
282a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
28317f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
2849371c9d4SSatish Balay PETSC_CXX_COMPAT_DECL(PETSC_CONSTEXPR_14 const char *device_view_cupmtype()) {
28517f48955SJacob Faibussowitsch   switch (T) {
28617f48955SJacob Faibussowitsch   case DeviceType::CUDA: return "-device_view_cuda";
28717f48955SJacob Faibussowitsch   case DeviceType::HIP: return "-device_view_hip";
28817f48955SJacob Faibussowitsch   }
289bf025ffbSJacob Faibussowitsch   PetscUnreachable();
290bf025ffbSJacob Faibussowitsch   return "PETSC_ERROR_PLIB";
29117f48955SJacob Faibussowitsch }
29217f48955SJacob Faibussowitsch 
29317f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
2949371c9d4SSatish Balay PETSC_CXX_COMPAT_DECL(PETSC_CONSTEXPR_14 const char *CUPM_VISIBLE_DEVICES()) {
295e5265fafSJacob Faibussowitsch   switch (T) {
296e5265fafSJacob Faibussowitsch   case DeviceType::CUDA: return "CUDA_VISIBLE_DEVICES";
297e5265fafSJacob Faibussowitsch   case DeviceType::HIP: return "HIP_VISIBLE_DEVICES";
298e5265fafSJacob Faibussowitsch   }
299e5265fafSJacob Faibussowitsch   PetscUnreachable();
300e5265fafSJacob Faibussowitsch   return "PETSC_ERROR_PLIB";
301e5265fafSJacob Faibussowitsch }
302e5265fafSJacob Faibussowitsch 
303e5265fafSJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
3049371c9d4SSatish Balay PetscErrorCode Device<T>::initialize(MPI_Comm comm, PetscInt *defaultDeviceId, PetscDeviceInitType *defaultInitType) noexcept {
305a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscInt  initTypeCUPM = *defaultInitType, id = *defaultDeviceId;
306a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscBool view = PETSC_FALSE, flg;
3071c06a947SJacob Faibussowitsch   int       ndev = 0;
308a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
309a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
31017f48955SJacob Faibussowitsch   if (initialized_) PetscFunctionReturn(0);
31117f48955SJacob Faibussowitsch   initialized_ = true;
3129566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(PetscRegisterFinalize(finalize_));
313a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
314a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   {
31517f48955SJacob Faibussowitsch     // the functions to populate the command line strings are named after the string they return
316d0609cedSBarry Smith     PetscOptionsBegin(comm, nullptr, PetscDevice_CUPMTYPE_Options<T>(), "Sys");
3179566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscOptionsEList(device_enable_cupmtype<T>(), "How (or whether) to initialize a device", "CUPMDevice<CUPMDeviceType>::initialize()", PetscDeviceInitTypes, 3, PetscDeviceInitTypes[initTypeCUPM], &initTypeCUPM, nullptr));
3189566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(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()));
3199566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscOptionsBool(device_view_cupmtype<T>(), "Display device information and assignments (forces eager initialization)", nullptr, view, &view, &flg));
320d0609cedSBarry Smith     PetscOptionsEnd();
321a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   }
322a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
3231c06a947SJacob Faibussowitsch   if (initTypeCUPM == PETSC_DEVICE_INIT_NONE) {
3241c06a947SJacob Faibussowitsch     id = PETSC_CUPM_DEVICE_NONE;
3251c06a947SJacob Faibussowitsch   } else if (auto cerr = cupmGetDeviceCount(&ndev)) {
3266d70ba19SJacob Faibussowitsch     auto PETSC_UNUSED ignored = cupmGetLastError();
3271c06a947SJacob Faibussowitsch     // we won't be initializing anything anyways
3281c06a947SJacob Faibussowitsch     initTypeCUPM              = PETSC_DEVICE_INIT_NONE;
3291c06a947SJacob Faibussowitsch     // save the error code for later
3301c06a947SJacob Faibussowitsch     id                        = -static_cast<decltype(id)>(cerr);
3311c06a947SJacob Faibussowitsch 
332a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     if (PetscUnlikely((initTypeCUPM == PETSC_DEVICE_INIT_EAGER) || (view && flg))) {
333a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       const auto name    = cupmGetErrorName(cerr);
334a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       const auto desc    = cupmGetErrorString(cerr);
335a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       const auto backend = cupmName();
33698921bdaSJacob 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);
337a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     }
338e5265fafSJacob Faibussowitsch   }
339a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
3401c06a947SJacob Faibussowitsch   // check again for init type, since the device count may have changed it
341b2f36b75SJacob Faibussowitsch   if (initTypeCUPM == PETSC_DEVICE_INIT_NONE) {
3421c06a947SJacob Faibussowitsch     // id < 0 (excluding PETSC_DECIDE) indicates an error has occurred during setup
343b2f36b75SJacob Faibussowitsch     if ((id > 0) || (id == PETSC_DECIDE)) id = PETSC_CUPM_DEVICE_NONE;
344b2f36b75SJacob Faibussowitsch   } else {
3459566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscDeviceCheckDeviceCount_Internal(ndev));
346a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     if (id == PETSC_DECIDE) {
347a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       if (ndev) {
348a4af0ceeSJacob Faibussowitsch         PetscMPIInt rank;
349a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
3509566063dSJacob Faibussowitsch         PetscCallMPI(MPI_Comm_rank(comm, &rank));
351a4af0ceeSJacob Faibussowitsch         id = rank % ndev;
352a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       } else id = 0;
353a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     }
354a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     view = static_cast<decltype(view)>(view && flg);
355a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     if (view) initTypeCUPM = PETSC_DEVICE_INIT_EAGER;
356a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   }
357a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
35817f48955SJacob Faibussowitsch   static_assert(std::is_same<PetscMPIInt, decltype(defaultDevice_)>::value, "");
359b2f36b75SJacob Faibussowitsch   // id is PetscInt, _defaultDevice is int
3609566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(PetscMPIIntCast(id, &defaultDevice_));
361a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (initTypeCUPM == PETSC_DEVICE_INIT_EAGER) {
36217f48955SJacob Faibussowitsch     devices_[defaultDevice_] = DeviceInternal::makeDevice(defaultDevice_);
3639566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(devices_[defaultDevice_]->initialize());
3649566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(devices_[defaultDevice_]->configure());
365a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     if (view) {
366a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       PetscViewer vwr;
367a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
3689566063dSJacob Faibussowitsch       PetscCall(PetscLogInitialize());
3699566063dSJacob Faibussowitsch       PetscCall(PetscViewerASCIIGetStdout(comm, &vwr));
3709566063dSJacob Faibussowitsch       PetscCall(devices_[defaultDevice_]->view(vwr));
371a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     }
372a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   }
373a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
374a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // record the results of the initialization
375a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   *defaultInitType = static_cast<PetscDeviceInitType>(initTypeCUPM);
376a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   *defaultDeviceId = id;
377a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
378a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
379a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
38017f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
3819371c9d4SSatish Balay PetscErrorCode Device<T>::getDevice(PetscDevice device, PetscInt id) const noexcept {
382bf025ffbSJacob Faibussowitsch   const auto cerr = static_cast<cupmError_t>(-defaultDevice_);
383a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
384a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
385bf025ffbSJacob 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());
386bf025ffbSJacob 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));
38717f48955SJacob Faibussowitsch   if (id == PETSC_DECIDE) id = defaultDevice_;
388bf025ffbSJacob 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);
38917f48955SJacob Faibussowitsch   if (devices_[id]) {
3902c71b3e2SJacob 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());
39117f48955SJacob Faibussowitsch   } else devices_[id] = DeviceInternal::makeDevice(id);
3929566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(devices_[id]->initialize());
39317f48955SJacob Faibussowitsch   device->deviceId           = devices_[id]->id(); // technically id = _devices[id]->_id here
39417f48955SJacob Faibussowitsch   device->ops->createcontext = create_;
395a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   device->ops->configure     = this->configureDevice;
396a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   device->ops->view          = this->viewDevice;
397*a16fd2c9SJacob Faibussowitsch   device->ops->getattribute  = this->getAttribute;
398a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
399a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
400a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
40117f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
4029371c9d4SSatish Balay PetscErrorCode Device<T>::configureDevice(PetscDevice device) noexcept {
403a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
4049566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(devices_[device->deviceId]->configure());
405a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
406a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
407a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
40817f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
4099371c9d4SSatish Balay PetscErrorCode Device<T>::viewDevice(PetscDevice device, PetscViewer viewer) noexcept {
410a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
411a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // now this __shouldn't__ reconfigure the device, but there is a petscinfo call to indicate
412a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // it is being reconfigured
4139566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(devices_[device->deviceId]->configure());
4149566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(devices_[device->deviceId]->view(viewer));
415030f984aSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
416030f984aSJacob Faibussowitsch }
417030f984aSJacob Faibussowitsch 
418*a16fd2c9SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
419*a16fd2c9SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::getAttribute(PetscDevice device, PetscDeviceAttribute attr, void *value) noexcept {
420*a16fd2c9SJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
421*a16fd2c9SJacob Faibussowitsch   PetscCall(devices_[device->deviceId]->getattribute(attr, value));
422*a16fd2c9SJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
423*a16fd2c9SJacob Faibussowitsch }
424*a16fd2c9SJacob Faibussowitsch 
425030f984aSJacob Faibussowitsch // explicitly instantiate the classes
426030f984aSJacob Faibussowitsch #if PetscDefined(HAVE_CUDA)
42717f48955SJacob Faibussowitsch template class Device<DeviceType::CUDA>;
428030f984aSJacob Faibussowitsch #endif
429030f984aSJacob Faibussowitsch #if PetscDefined(HAVE_HIP)
43017f48955SJacob Faibussowitsch template class Device<DeviceType::HIP>;
431030f984aSJacob Faibussowitsch #endif
432030f984aSJacob Faibussowitsch 
43317f48955SJacob Faibussowitsch } // namespace CUPM
43417f48955SJacob Faibussowitsch 
43517f48955SJacob Faibussowitsch } // namespace Device
43617f48955SJacob Faibussowitsch 
437030f984aSJacob Faibussowitsch } // namespace Petsc
438