xref: /petsc/src/sys/objects/device/impls/cupm/cupmdevice.cxx (revision b2f36b75b482ff5d6fb826dd2b9be57b9ad8cf37)
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 
17030f984aSJacob Faibussowitsch // internal "impls" class for CUPMDevice. Each instance represents a single cupm device
18a4af0ceeSJacob Faibussowitsch template <CUPMDeviceType T>
19a4af0ceeSJacob Faibussowitsch class CUPMDevice<T>::CUPMDeviceInternal
20030f984aSJacob Faibussowitsch {
21030f984aSJacob Faibussowitsch   const int        _id;
22a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   bool             _devInitialized = false;
23a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   cupmDeviceProp_t _dprop; // cudaDeviceProp appears to be an actual struct, i.e. you can't
24a4af0ceeSJacob Faibussowitsch                            // initialize it with nullptr or NULL (i've tried)
25a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
26a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD static bool __CUPMAwareMPI() noexcept;
27030f984aSJacob Faibussowitsch 
28030f984aSJacob Faibussowitsch public:
29030f984aSJacob Faibussowitsch   // default constructor
30a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   explicit constexpr CUPMDeviceInternal(int dev) noexcept : _id(dev) { }
31030f984aSJacob Faibussowitsch 
32030f984aSJacob Faibussowitsch   // gather all relevant information for a particular device, a cupmDeviceProp_t is
33030f984aSJacob Faibussowitsch   // usually sufficient here
34a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD PetscErrorCode initialize() noexcept;
35a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD PetscErrorCode configure() noexcept;
36a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD PetscErrorCode view(PetscViewer) const noexcept;
37a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD PetscErrorCode finalize() noexcept;
38a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
39a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD auto id() const -> decltype(_id) { return _id; }
40a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD auto initialized() const -> decltype(_devInitialized) { return _devInitialized; }
41a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD auto prop() const -> const decltype(_dprop)& { return _dprop; }
42a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
43a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // factory
44a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   static constexpr std::unique_ptr<CUPMDeviceInternal> makeDevice(int i) noexcept
45030f984aSJacob Faibussowitsch   {
46a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     return std::unique_ptr<CUPMDeviceInternal>(new CUPMDeviceInternal(i));
47030f984aSJacob Faibussowitsch   }
48030f984aSJacob Faibussowitsch };
49030f984aSJacob Faibussowitsch 
50a4af0ceeSJacob Faibussowitsch // the goal here is simply to get the cupm backend to create its context, not to do any type of
51a4af0ceeSJacob Faibussowitsch // modification of it, or create objects (since these may be affected by subsequent
52a4af0ceeSJacob Faibussowitsch // configuration changes)
53a4af0ceeSJacob Faibussowitsch template <CUPMDeviceType T>
54a4af0ceeSJacob Faibussowitsch PetscErrorCode CUPMDevice<T>::CUPMDeviceInternal::initialize() noexcept
55030f984aSJacob Faibussowitsch {
56030f984aSJacob Faibussowitsch   cupmError_t cerr;
57030f984aSJacob Faibussowitsch 
58030f984aSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
59a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (_devInitialized) PetscFunctionReturn(0);
60a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   _devInitialized = true;
61a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // need to do this BEFORE device has been set, although if the user
62a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // has already done this then we just ignore it
63a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (cupmSetDeviceFlags(cupmDeviceMapHost) == cupmErrorSetOnActiveProcess) {
64a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // reset the error if it was cupmErrorSetOnActiveProcess
65a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     const auto PETSC_UNUSED unused = cupmGetLastError();
66a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   } else {CHKERRCUPM(cupmGetLastError());}
67a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // cuda 5.0+ will create a context when cupmSetDevice is called
68a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (cupmSetDevice(_id) != cupmErrorDeviceAlreadyInUse) CHKERRCUPM(cupmGetLastError());
69a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // forces cuda < 5.0 to initialize a context
70a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   cerr = cupmFree(nullptr);CHKERRCUPM(cerr);
71a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // where is this variable defined and when is it set? who knows! but it is defined and set
72a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // at this point. either way, each device must make this check since I guess MPI might not be
73a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // aware of all of them?
74a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (use_gpu_aware_mpi) {
75a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // For OpenMPI, we could do a compile time check with
76a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // "defined(PETSC_HAVE_OMPI_MAJOR_VERSION) && defined(MPIX_CUDA_AWARE_SUPPORT) &&
77a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // MPIX_CUDA_AWARE_SUPPORT" to see if it is CUDA-aware. However, recent versions of IBM
78a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // Spectrum MPI (e.g., 10.3.1) on Summit meet above conditions, but one has to use jsrun
79a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // --smpiargs=-gpu to really enable GPU-aware MPI. So we do the check at runtime with a
80a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // code that works only with GPU-aware MPI.
81a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     if (PetscUnlikely(!__CUPMAwareMPI())) {
82a4af0ceeSJacob 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");
83a4af0ceeSJacob 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");
84a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       (*PetscErrorPrintf)("If you do care, for IBM Spectrum MPI on OLCF Summit, you may need jsrun --smpiargs=-gpu.\n");
85a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       (*PetscErrorPrintf)("For OpenMPI, you need to configure it --with-cuda (https://www.open-mpi.org/faq/?category=buildcuda)\n");
86a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       (*PetscErrorPrintf)("For MVAPICH2-GDR, you need to set MV2_USE_CUDA=1 (http://mvapich.cse.ohio-state.edu/userguide/gdr/)\n");
87a4af0ceeSJacob 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");
88a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       PETSCABORT(PETSC_COMM_SELF,PETSC_ERR_LIB);
89a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     }
90a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   }
91a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
92a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
93a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
94a4af0ceeSJacob Faibussowitsch template <CUPMDeviceType T>
95a4af0ceeSJacob Faibussowitsch PetscErrorCode CUPMDevice<T>::CUPMDeviceInternal::configure() noexcept
96a4af0ceeSJacob Faibussowitsch {
97a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   cupmError_t    cerr;
98a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscErrorCode ierr;
99a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
100a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
101a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (PetscUnlikelyDebug(!_devInitialized)) SETERRQ1(PETSC_COMM_SELF,PETSC_ERR_COR,"Device %d being configured before it was initialized",_id);
102030f984aSJacob Faibussowitsch   // why on EARTH nvidia insists on making otherwise informational states into
103030f984aSJacob Faibussowitsch   // fully-fledged error codes is beyond me. Why couldn't a pointer to bool argument have
104030f984aSJacob Faibussowitsch   // sufficed?!?!?!
105a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (cupmSetDevice(_id) != cupmErrorDeviceAlreadyInUse) CHKERRCUPM(cupmGetLastError());
106a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // need to update the device properties
107a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   cerr = cupmGetDeviceProperties(&_dprop,_id);CHKERRCUPM(cerr);
108a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = PetscInfo1(nullptr,"Configured device %d\n",_id);CHKERRQ(ierr);
109a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
110a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
111a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
112a4af0ceeSJacob Faibussowitsch template <CUPMDeviceType T>
113a4af0ceeSJacob Faibussowitsch PetscErrorCode CUPMDevice<T>::CUPMDeviceInternal::view(PetscViewer viewer) const noexcept
114a4af0ceeSJacob Faibussowitsch {
115a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   MPI_Comm       comm;
116a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscMPIInt    rank;
117a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscBool      iascii;
118a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscErrorCode ierr;
119a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
120a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
121a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (PetscUnlikelyDebug(!_devInitialized)) SETERRQ1(PETSC_COMM_SELF,PETSC_ERR_COR,"Device %d being viewed before it was initialized or configured",_id);
122a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = PetscObjectTypeCompare(reinterpret_cast<PetscObject>(viewer),PETSCVIEWERASCII,&iascii);CHKERRQ(ierr);
123a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = PetscObjectGetComm(reinterpret_cast<PetscObject>(viewer),&comm);CHKERRQ(ierr);
124a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (PetscUnlikely(!iascii)) SETERRQ(comm,PETSC_ERR_SUP,"Only PetscViewer of type PETSCVIEWERASCII is supported");
125a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = MPI_Comm_rank(comm,&rank);CHKERRMPI(ierr);
126a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = PetscViewerASCIIPushSynchronized(viewer);CHKERRQ(ierr);
127a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = PetscViewerASCIISynchronizedPrintf(viewer,"[%d] device %d: %s\n",rank,_id,_dprop.name);CHKERRQ(ierr);
128a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // flush the assignment information
129a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = PetscViewerFlush(viewer);CHKERRQ(ierr);
130a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = PetscViewerASCIIPushTab(viewer);CHKERRQ(ierr);
131a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = PetscViewerASCIISynchronizedPrintf(viewer,"Compute capability: %d.%d\n",_dprop.major,_dprop.minor);CHKERRQ(ierr);
132a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = PetscViewerASCIISynchronizedPrintf(viewer,"Multiprocessor Count: %d\n",_dprop.multiProcessorCount);CHKERRQ(ierr);
133a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = PetscViewerASCIISynchronizedPrintf(viewer,"Maximum Grid Dimensions: %d x %d x %d\n",_dprop.maxGridSize[0],_dprop.maxGridSize[1],_dprop.maxGridSize[2]);CHKERRQ(ierr);
134a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = PetscViewerASCIISynchronizedPrintf(viewer,"Maximum Block Dimensions: %d x %d x %d\n",_dprop.maxThreadsDim[0],_dprop.maxThreadsDim[1],_dprop.maxThreadsDim[2]);CHKERRQ(ierr);
135a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = PetscViewerASCIISynchronizedPrintf(viewer,"Maximum Threads Per Block: %d\n",_dprop.maxThreadsPerBlock);CHKERRQ(ierr);
136a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = PetscViewerASCIISynchronizedPrintf(viewer,"Warp Size: %d\n",_dprop.warpSize);CHKERRQ(ierr);
137a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = PetscViewerASCIISynchronizedPrintf(viewer,"Total Global Memory (bytes): %zu\n",_dprop.totalGlobalMem);CHKERRQ(ierr);
138a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = PetscViewerASCIISynchronizedPrintf(viewer,"Total Constant Memory (bytes): %zu\n",_dprop.totalConstMem);CHKERRQ(ierr);
139a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = PetscViewerASCIISynchronizedPrintf(viewer,"Shared Memory Per Block (bytes): %zu\n",_dprop.sharedMemPerBlock);CHKERRQ(ierr);
140a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = PetscViewerASCIISynchronizedPrintf(viewer,"Multiprocessor Clock Rate (KHz): %d\n",_dprop.clockRate);CHKERRQ(ierr);
141a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = PetscViewerASCIISynchronizedPrintf(viewer,"Memory Clock Rate (KHz): %d\n",_dprop.memoryClockRate);CHKERRQ(ierr);
142a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = PetscViewerASCIISynchronizedPrintf(viewer,"Memory Bus Width (bits): %d\n",_dprop.memoryBusWidth);CHKERRQ(ierr);
143a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = PetscViewerASCIISynchronizedPrintf(viewer,"Peak Memory Bandwidth (GB/s): %f\n",2.0*_dprop.memoryClockRate*(_dprop.memoryBusWidth/8)/1.0e6);CHKERRQ(ierr);
144a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = PetscViewerASCIISynchronizedPrintf(viewer,"Can map host memory: %s\n",_dprop.canMapHostMemory ? "PETSC_TRUE" : "PETSC_FALSE");CHKERRQ(ierr);
145a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = PetscViewerASCIISynchronizedPrintf(viewer,"Can execute multiple kernels concurrently: %s\n",_dprop.concurrentKernels ? "PETSC_TRUE" : "PETSC_FALSE");CHKERRQ(ierr);
146a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = PetscViewerASCIIPopTab(viewer);CHKERRQ(ierr);
147a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = PetscViewerFlush(viewer);CHKERRQ(ierr);
148a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = PetscViewerASCIIPopSynchronized(viewer);CHKERRQ(ierr);
149a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
150a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
151a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
152a4af0ceeSJacob Faibussowitsch static std::jmp_buf cupmMPIAwareJumpBuffer;
153a4af0ceeSJacob Faibussowitsch static bool         cupmMPIAwareJumpBufferSet;
154a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
155a4af0ceeSJacob Faibussowitsch // godspeed to anyone that attempts to call this function
156a4af0ceeSJacob Faibussowitsch void SilenceVariableIsNotNeededAndWillNotBeEmittedWarning_ThisFunctionShouldNeverBeCalled()
157a4af0ceeSJacob Faibussowitsch {
158a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PETSCABORT(MPI_COMM_NULL,INT_MAX);
159a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (cupmMPIAwareJumpBufferSet) (void)cupmMPIAwareJumpBuffer;
160a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
161a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
162a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #define CHKCUPMAWARE(expr) if (PetscUnlikely((expr) != cupmSuccess)) return false;
163a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
164a4af0ceeSJacob Faibussowitsch template <CUPMDeviceType T>
165a4af0ceeSJacob Faibussowitsch bool CUPMDevice<T>::CUPMDeviceInternal::__CUPMAwareMPI() noexcept
166a4af0ceeSJacob Faibussowitsch {
167a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   constexpr int  bufSize = 2;
168a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   constexpr int  hbuf[bufSize] = {1,0};
169a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   int            *dbuf = nullptr;
170a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   bool           awareness = false;
171a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   cupmError_t    cerr;
172a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscErrorCode ierr;
173a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   const auto     cupmSignalHandler = [](int signal, void *ptr) -> PetscErrorCode {
174a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     if ((signal == SIGSEGV) && cupmMPIAwareJumpBufferSet) std::longjmp(cupmMPIAwareJumpBuffer,1);
175a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     return PetscSignalHandlerDefault(signal,ptr);
176a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   };
177a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
178a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
179a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   cerr = cupmMalloc(reinterpret_cast<void**>(&dbuf),sizeof(*dbuf)*bufSize);CHKCUPMAWARE(cerr);
180a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   cerr = cupmMemcpy(dbuf,hbuf,sizeof(*dbuf)*bufSize,cupmMemcpyHostToDevice);CHKCUPMAWARE(cerr);
181a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = PetscPushSignalHandler(cupmSignalHandler,nullptr);CHKERRABORT(PETSC_COMM_SELF,ierr);
182a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   cupmMPIAwareJumpBufferSet = true;
183a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (setjmp(cupmMPIAwareJumpBuffer)) {
184a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // if a segv was triggered in the MPI_Allreduce below, it is very likely due to MPI not
185a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // being GPU-aware
186a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     awareness = false;
187a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // control flow up until this point:
188a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // 1. CUPMDevice<T>::CUPMDeviceInternal::__MPICUPMAware()
189a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // 2. MPI_Allreduce
190a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // 3. SIGSEGV
191a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // 4. PetscSignalHandler_Private
192a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // 5. cupmSignalHandler (lambda function)
193a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // 6. here
194a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // PetscSignalHandler_Private starts with PetscFunctionBegin and is pushed onto the stack
195a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // so we must undo this. This would be most naturally done in cupmSignalHandler, however
196a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // the C/C++ standard dictates:
197a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     //
198a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // After invoking longjmp(), non-volatile-qualified local objects should not be accessed if
199a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // their values could have changed since the invocation of setjmp(). Their value in this
200a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // case is considered indeterminate, and accessing them is undefined behavior.
201a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     //
202a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // so for safety (since we don't know what PetscStackPop may try to read/declare) we do it
203a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // outside of the longjmp control flow
204a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     PetscStackPop;
205a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   } else if (!MPI_Allreduce(dbuf,dbuf+1,1,MPI_INT,MPI_SUM,PETSC_COMM_SELF)) awareness = true;
206a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   cupmMPIAwareJumpBufferSet = false;
207a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = PetscPopSignalHandler();CHKERRABORT(PETSC_COMM_SELF,ierr);
208a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   cerr = cupmFree(dbuf);CHKCUPMAWARE(cerr);
209a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(awareness);
210a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
211a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
212a4af0ceeSJacob Faibussowitsch template <CUPMDeviceType T>
213a4af0ceeSJacob Faibussowitsch PetscErrorCode CUPMDevice<T>::CUPMDeviceInternal::finalize() noexcept
214a4af0ceeSJacob Faibussowitsch {
215a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
216a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   _devInitialized = false;
217a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
218a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
219a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
220a4af0ceeSJacob Faibussowitsch template <CUPMDeviceType T>
221a4af0ceeSJacob Faibussowitsch PetscErrorCode CUPMDevice<T>::__finalize() noexcept
222a4af0ceeSJacob Faibussowitsch {
223a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
224a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (!_initialized) PetscFunctionReturn(0);
225a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   for (auto&& device : _devices) {
226a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     if (device) {
227a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       const auto ierr = device->finalize();CHKERRQ(ierr);
228a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       device.reset();
229a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     }
230a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   }
231a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   _defaultDevice = PETSC_CUPM_DEVICE_NONE;  // disabled by default
232a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   _initialized   = false;
233a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
234a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
235a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
236a4af0ceeSJacob Faibussowitsch template <CUPMDeviceType T>
237a4af0ceeSJacob Faibussowitsch static constexpr const std::array<const char*const,4> cupmOptions() noexcept;
238a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
239a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #define CAT_(x,y) x ## y
240a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #define CAT(x,y)  CAT_(x,y)
241a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
242a4af0ceeSJacob Faibussowitsch // PetscDefined(HAVE_TYPE) = 0 -> expands to nothing
243a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #define CUPM_DECLARE_OPTIONS_IF_PETSC_DEFINED_0(TYPE,type)
244a4af0ceeSJacob Faibussowitsch // PetscDefined(HAVE_TYPE) = 1 -> expands to the function
245a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #define CUPM_DECLARE_OPTIONS_IF_PETSC_DEFINED_1(TYPE,type)              \
246a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   template <>                                                           \
247a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   constexpr const std::array<const char*const,4>                        \
248a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   cupmOptions<CUPMDeviceType::TYPE>() noexcept                          \
249a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   {                                                                     \
250a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     return {                                                            \
251a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       "PetscDevice " PetscStringize(TYPE) " Options",                   \
252a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       "-device_enable_" PetscStringize(type),                           \
253a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       "-device_select_" PetscStringize(type),                           \
254a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       "-device_view_" PetscStringize(type)                              \
255a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     };                                                                  \
256a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   }
257a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
258a4af0ceeSJacob Faibussowitsch // expands to either the cupmOptions function or nothing, we have to do this with macros
259a4af0ceeSJacob Faibussowitsch // because for all the lovely compile time features c++ provides, the one thing it can't do is
260a4af0ceeSJacob Faibussowitsch // compile time string concatenation.
261a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #define CUPM_DECLARE_OPTIONS_IF_PETSC_DEFINED(TYPE,type)                \
262a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   CAT(CUPM_DECLARE_OPTIONS_IF_PETSC_DEFINED_,PetscDefined(CAT(HAVE_,TYPE)))(TYPE,type)
263a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
264083efa7cSPierre Jolivet CUPM_DECLARE_OPTIONS_IF_PETSC_DEFINED(CUDA,cuda)
265083efa7cSPierre Jolivet CUPM_DECLARE_OPTIONS_IF_PETSC_DEFINED(HIP,hip)
266a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
267a4af0ceeSJacob Faibussowitsch template <CUPMDeviceType T>
268a4af0ceeSJacob Faibussowitsch PetscErrorCode CUPMDevice<T>::initialize(MPI_Comm comm, PetscInt *defaultDeviceId, PetscDeviceInitType *defaultInitType) noexcept
269a4af0ceeSJacob Faibussowitsch {
270a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscInt       initTypeCUPM = *defaultInitType,id = *defaultDeviceId;
271a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscBool      view = PETSC_FALSE,flg;
272a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   int            ndev;
273*b2f36b75SJacob Faibussowitsch   cupmError_t    cerr;
274a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscErrorCode ierr;
275a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
276a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
277a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (_initialized) PetscFunctionReturn(0);
278a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   _initialized = true;
279a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = PetscRegisterFinalize(__finalize);CHKERRQ(ierr);
280a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
281a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   {
282a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     constexpr const auto options = cupmOptions<T>();
283a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
284a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     ierr = PetscOptionsBegin(comm,nullptr,std::get<0>(options),"Sys");CHKERRQ(ierr);
285a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     ierr = PetscOptionsEList(std::get<1>(options),"How (or whether) to initialize a device","CUPMDevice<CUPMDeviceType>::initialize()",PetscDeviceInitTypes,3,PetscDeviceInitTypes[initTypeCUPM],&initTypeCUPM,nullptr);CHKERRQ(ierr);
286a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     ierr = PetscOptionsRangeInt(std::get<2>(options),"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<int>::max());CHKERRQ(ierr);
287a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     ierr = PetscOptionsBool(std::get<3>(options),"Display device information and assignments (forces eager initialization)",nullptr,view,&view,&flg);CHKERRQ(ierr);
288a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     ierr = PetscOptionsEnd();CHKERRQ(ierr);
289a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   }
290a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
291a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   cerr = cupmGetDeviceCount(&ndev);
292*b2f36b75SJacob Faibussowitsch   // post-process the options and lay the groundwork for initialization if needs be
293*b2f36b75SJacob Faibussowitsch   if (PetscUnlikely((cerr == cupmErrorStubLibrary) || (cerr == cupmErrorNoDevice))) {
294a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     if (PetscUnlikely((initTypeCUPM == PETSC_DEVICE_INIT_EAGER) || (view && flg))) {
295a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       const auto name    = cupmGetErrorName(cerr);
296a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       const auto desc    = cupmGetErrorString(cerr);
297a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       const auto backend = cupmName();
298a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       SETERRQ5(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);
299a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     }
300*b2f36b75SJacob Faibussowitsch     id   = -cerr;
301a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     cerr = cupmGetLastError(); // reset error
302a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     initTypeCUPM = PETSC_DEVICE_INIT_NONE;
303*b2f36b75SJacob Faibussowitsch   } else CHKERRCUPM(cerr);
304a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
305*b2f36b75SJacob Faibussowitsch   if (initTypeCUPM == PETSC_DEVICE_INIT_NONE) {
306*b2f36b75SJacob Faibussowitsch     if ((id > 0) || (id == PETSC_DECIDE)) id = PETSC_CUPM_DEVICE_NONE;
307*b2f36b75SJacob Faibussowitsch   } else {
308a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     ierr = PetscDeviceCheckDeviceCount_Internal(ndev);CHKERRQ(ierr);
309a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     if (id == PETSC_DECIDE) {
310a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       if (ndev) {
311a4af0ceeSJacob Faibussowitsch         PetscMPIInt rank;
312a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
313a4af0ceeSJacob Faibussowitsch         ierr = MPI_Comm_rank(comm,&rank);CHKERRMPI(ierr);
314a4af0ceeSJacob Faibussowitsch         id   = rank % ndev;
315a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       } else id = 0;
316a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     }
317a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     view = static_cast<decltype(view)>(view && flg);
318a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     if (view) initTypeCUPM = PETSC_DEVICE_INIT_EAGER;
319a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   }
320a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
321a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   static_assert(std::is_same<PetscMPIInt,decltype(_defaultDevice)>::value,"");
322*b2f36b75SJacob Faibussowitsch   // id is PetscInt, _defaultDevice is int
323a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = PetscMPIIntCast(id,&_defaultDevice);CHKERRQ(ierr);
324a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (initTypeCUPM == PETSC_DEVICE_INIT_EAGER) {
325a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     _devices[_defaultDevice] = CUPMDeviceInternal::makeDevice(_defaultDevice);
326a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     ierr = _devices[_defaultDevice]->initialize();CHKERRQ(ierr);
327a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     ierr = _devices[_defaultDevice]->configure();CHKERRQ(ierr);
328a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     if (view) {
329a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       PetscViewer vwr;
330a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
331a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       ierr = PetscLogInitialize();CHKERRQ(ierr);
332a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       ierr = PetscViewerASCIIGetStdout(comm,&vwr);CHKERRQ(ierr);
333a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       ierr = _devices[_defaultDevice]->view(vwr);CHKERRQ(ierr);
334a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     }
335a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   }
336a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
337a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // record the results of the initialization
338a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   *defaultInitType = static_cast<PetscDeviceInitType>(initTypeCUPM);
339a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   *defaultDeviceId = id;
340a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
341a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
342a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
343a4af0ceeSJacob Faibussowitsch template <CUPMDeviceType T>
344a4af0ceeSJacob Faibussowitsch PetscErrorCode CUPMDevice<T>::getDevice(PetscDevice device, PetscInt id) const noexcept
345a4af0ceeSJacob Faibussowitsch {
346a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscErrorCode ierr;
347a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
348a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
349*b2f36b75SJacob Faibussowitsch   if (PetscUnlikelyDebug(_defaultDevice < 0)) {
350*b2f36b75SJacob Faibussowitsch     if (_defaultDevice == PETSC_CUPM_DEVICE_NONE) SETERRQ1(PETSC_COMM_SELF,PETSC_ERR_ARG_WRONGSTATE,"Trying to retrieve a %s PetscDevice when it has been disabled",cupmName());
351*b2f36b75SJacob Faibussowitsch     const auto cerr = static_cast<cupmError_t>(-_defaultDevice);
352*b2f36b75SJacob Faibussowitsch 
353*b2f36b75SJacob Faibussowitsch     SETERRQ4(PETSC_COMM_SELF,PETSC_ERR_GPU,"Cannot lazily initialize PetscDevice: %s error %d (%s) : %s",cupmName(),static_cast<PetscErrorCode>(cerr),cupmGetErrorName(cerr),cupmGetErrorString(cerr));
354*b2f36b75SJacob Faibussowitsch   }
355a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (id == PETSC_DECIDE) id = _defaultDevice;
356a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (PetscUnlikelyDebug(static_cast<std::size_t>(id) >= _devices.size())) SETERRQ2(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);
357a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (_devices[id]) {
358a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     if (PetscUnlikelyDebug(id != _devices[id]->id())) SETERRQ2(PETSC_COMM_SELF,PETSC_ERR_PLIB,"Entry %" PetscInt_FMT " contains device with mismatching id %" PetscInt_FMT,id,_devices[id]->id());
359a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   } else _devices[id] = CUPMDeviceInternal::makeDevice(id);
360a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = _devices[id]->initialize();CHKERRQ(ierr);
361a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   device->deviceId           = _devices[id]->id(); // technically id = _devices[id]->_id here
362a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   device->ops->createcontext = _create;
363a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   device->ops->configure     = this->configureDevice;
364a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   device->ops->view          = this->viewDevice;
365a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
366a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
367a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
368a4af0ceeSJacob Faibussowitsch template <CUPMDeviceType T>
369a4af0ceeSJacob Faibussowitsch PetscErrorCode CUPMDevice<T>::configureDevice(PetscDevice device) noexcept
370a4af0ceeSJacob Faibussowitsch {
371a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscErrorCode ierr;
372a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
373a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
374a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = _devices[device->deviceId]->configure();CHKERRQ(ierr);
375a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
376a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
377a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
378a4af0ceeSJacob Faibussowitsch template <CUPMDeviceType T>
379a4af0ceeSJacob Faibussowitsch PetscErrorCode CUPMDevice<T>::viewDevice(PetscDevice device, PetscViewer viewer) noexcept
380a4af0ceeSJacob Faibussowitsch {
381a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscErrorCode ierr;
382a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
383a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
384a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // now this __shouldn't__ reconfigure the device, but there is a petscinfo call to indicate
385a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // it is being reconfigured
386a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = _devices[device->deviceId]->configure();CHKERRQ(ierr);
387a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   ierr = _devices[device->deviceId]->view(viewer);CHKERRQ(ierr);
388030f984aSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
389030f984aSJacob Faibussowitsch }
390030f984aSJacob Faibussowitsch 
391030f984aSJacob Faibussowitsch // explicitly instantiate the classes
392030f984aSJacob Faibussowitsch #if PetscDefined(HAVE_CUDA)
393a4af0ceeSJacob Faibussowitsch template class CUPMDevice<CUPMDeviceType::CUDA>;
394030f984aSJacob Faibussowitsch #endif
395030f984aSJacob Faibussowitsch #if PetscDefined(HAVE_HIP)
396a4af0ceeSJacob Faibussowitsch template class CUPMDevice<CUPMDeviceType::HIP>;
397030f984aSJacob Faibussowitsch #endif
398030f984aSJacob Faibussowitsch 
399030f984aSJacob Faibussowitsch } // namespace Petsc
400