10e6b6b59SJacob Faibussowitsch #include <petsc/private/deviceimpl.h> /*I <petscdevice.h> I*/ 20e6b6b59SJacob Faibussowitsch 30e6b6b59SJacob Faibussowitsch #include <petsc/private/cpp/register_finalize.hpp> 46797ed33SJacob Faibussowitsch #include <petsc/private/cpp/type_traits.hpp> // integral_value 581c64944SJacob Faibussowitsch #include <petsc/private/cpp/unordered_map.hpp> 60e6b6b59SJacob Faibussowitsch 70e6b6b59SJacob Faibussowitsch #include <algorithm> // std::find_if 80e6b6b59SJacob Faibussowitsch #include <cstring> // std::memset 90e6b6b59SJacob Faibussowitsch 100e6b6b59SJacob Faibussowitsch const char *const PetscDeviceCopyModes[] = {"host_to_host", "device_to_host", "host_to_device", "device_to_device", "auto", "PetscDeviceCopyMode", "PETSC_DEVICE_COPY_", nullptr}; 11bd2fcf0cSJacob Faibussowitsch static_assert(Petsc::util::to_underlying(PETSC_DEVICE_COPY_HTOH) == 0, ""); 12bd2fcf0cSJacob Faibussowitsch static_assert(Petsc::util::to_underlying(PETSC_DEVICE_COPY_DTOH) == 1, ""); 13bd2fcf0cSJacob Faibussowitsch static_assert(Petsc::util::to_underlying(PETSC_DEVICE_COPY_HTOD) == 2, ""); 14bd2fcf0cSJacob Faibussowitsch static_assert(Petsc::util::to_underlying(PETSC_DEVICE_COPY_DTOD) == 3, ""); 15bd2fcf0cSJacob Faibussowitsch static_assert(Petsc::util::to_underlying(PETSC_DEVICE_COPY_AUTO) == 4, ""); 160e6b6b59SJacob Faibussowitsch 173398534bSJacob Faibussowitsch // GCC implementation for std::hash<T*>. LLVM's libc++ is almost 2x slower because they do all 183398534bSJacob Faibussowitsch // kinds of complicated murmur hashing, so we make sure to enforce GCC's version. 193398534bSJacob Faibussowitsch struct PointerHash { 203398534bSJacob Faibussowitsch template <typename T> 213398534bSJacob Faibussowitsch PETSC_NODISCARD std::size_t operator()(const T *ptr) const noexcept 223398534bSJacob Faibussowitsch { 233398534bSJacob Faibussowitsch return reinterpret_cast<std::size_t>(ptr); 243398534bSJacob Faibussowitsch } 253398534bSJacob Faibussowitsch }; 263398534bSJacob Faibussowitsch 273398534bSJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 283398534bSJacob Faibussowitsch // PointerAttributes 2981c64944SJacob Faibussowitsch // 3081c64944SJacob Faibussowitsch // A set of attributes for a pointer 313398534bSJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 323398534bSJacob Faibussowitsch 333398534bSJacob Faibussowitsch struct PointerAttributes { 343398534bSJacob Faibussowitsch PetscMemType mtype = PETSC_MEMTYPE_HOST; // memtype of allocation 353398534bSJacob Faibussowitsch PetscObjectId id = 0; // id of allocation 363398534bSJacob Faibussowitsch std::size_t size = 0; // size of allocation (bytes) 373398534bSJacob Faibussowitsch 383398534bSJacob Faibussowitsch // even though this is a POD and can be aggregate initialized, the STL uses () constructors 39da81f932SPierre Jolivet // in unordered_map and so we need to provide a trivial constructor... 400cf3b284SJacob Faibussowitsch constexpr PointerAttributes() = default; 413398534bSJacob Faibussowitsch constexpr PointerAttributes(PetscMemType, PetscObjectId, std::size_t) noexcept; 423398534bSJacob Faibussowitsch 433398534bSJacob Faibussowitsch bool operator==(const PointerAttributes &) const noexcept; 443398534bSJacob Faibussowitsch 453398534bSJacob Faibussowitsch PETSC_NODISCARD bool contains(const void *, const void *) const noexcept; 463398534bSJacob Faibussowitsch }; 473398534bSJacob Faibussowitsch 483398534bSJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 493398534bSJacob Faibussowitsch // PointerAttributes - Public API 503398534bSJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 513398534bSJacob Faibussowitsch 523398534bSJacob Faibussowitsch inline constexpr PointerAttributes::PointerAttributes(PetscMemType mtype_, PetscObjectId id_, std::size_t size_) noexcept : mtype(mtype_), id(id_), size(size_) { } 533398534bSJacob Faibussowitsch 543398534bSJacob Faibussowitsch inline bool PointerAttributes::operator==(const PointerAttributes &other) const noexcept 553398534bSJacob Faibussowitsch { 563398534bSJacob Faibussowitsch return (mtype == other.mtype) && (id == other.id) && (size == other.size); 573398534bSJacob Faibussowitsch } 583398534bSJacob Faibussowitsch 593398534bSJacob Faibussowitsch /* 603398534bSJacob Faibussowitsch PointerAttributes::contains - asks and answers the question, does ptr_begin contain ptr 613398534bSJacob Faibussowitsch 623398534bSJacob Faibussowitsch Input Parameters: 633398534bSJacob Faibussowitsch + ptr_begin - pointer to the start of the range to check 643398534bSJacob Faibussowitsch - ptr - the pointer to query 653398534bSJacob Faibussowitsch 663398534bSJacob Faibussowitsch Notes: 673398534bSJacob Faibussowitsch Returns true if ptr falls within ptr_begins range, false otherwise. 683398534bSJacob Faibussowitsch */ 693398534bSJacob Faibussowitsch inline bool PointerAttributes::contains(const void *ptr_begin, const void *ptr) const noexcept 703398534bSJacob Faibussowitsch { 713398534bSJacob Faibussowitsch return (ptr >= ptr_begin) && (ptr < (static_cast<const char *>(ptr_begin) + size)); 723398534bSJacob Faibussowitsch } 733398534bSJacob Faibussowitsch 740e6b6b59SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 750e6b6b59SJacob Faibussowitsch // MemoryMap 760e6b6b59SJacob Faibussowitsch // 776797ed33SJacob Faibussowitsch // Since the pointers allocated via PetscDeviceAllocate_Private() may be device pointers we 786797ed33SJacob Faibussowitsch // cannot just store meta-data within the pointer itself (as we can't dereference them). So 796797ed33SJacob Faibussowitsch // instead we need to keep an extra map to keep track of them 800e6b6b59SJacob Faibussowitsch // 816797ed33SJacob Faibussowitsch // Each entry maps pointer -> { 826797ed33SJacob Faibussowitsch // PetscMemType - The memtype of the pointer 83146a86ebSJacob Faibussowitsch // PetscObjectId - A unique ID assigned at allocation or registration so auto-dep can 846797ed33SJacob Faibussowitsch // identify the pointer 856797ed33SJacob Faibussowitsch // size - The size (in bytes) of the allocation 866797ed33SJacob Faibussowitsch // } 870e6b6b59SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 880e6b6b59SJacob Faibussowitsch 890e6b6b59SJacob Faibussowitsch class MemoryMap : public Petsc::RegisterFinalizeable<MemoryMap> { 900e6b6b59SJacob Faibussowitsch public: 9181c64944SJacob Faibussowitsch using map_type = Petsc::UnorderedMap<void *, PointerAttributes, PointerHash>; 920e6b6b59SJacob Faibussowitsch 933398534bSJacob Faibussowitsch map_type map{}; 940e6b6b59SJacob Faibussowitsch 956797ed33SJacob Faibussowitsch PETSC_NODISCARD map_type::const_iterator search_for(const void *, bool = false) const noexcept; 960e6b6b59SJacob Faibussowitsch 970e6b6b59SJacob Faibussowitsch private: 980e6b6b59SJacob Faibussowitsch friend class Petsc::RegisterFinalizeable<MemoryMap>; 99*089fb57cSJacob Faibussowitsch PetscErrorCode register_finalize_() noexcept; 100*089fb57cSJacob Faibussowitsch PetscErrorCode finalize_() noexcept; 1010e6b6b59SJacob Faibussowitsch }; 1020e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1030e6b6b59SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 1043398534bSJacob Faibussowitsch // MemoryMap - Private API 1050e6b6b59SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 1060e6b6b59SJacob Faibussowitsch 107d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode MemoryMap::register_finalize_() noexcept 108d71ae5a4SJacob Faibussowitsch { 1090e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 1100e6b6b59SJacob Faibussowitsch // Preallocate, this does give a modest performance bump since unordered_map is so __dog__ 1110e6b6b59SJacob Faibussowitsch // slow if it needs to rehash. Experiments show that users tend not to have more than 5 or 1120e6b6b59SJacob Faibussowitsch // so concurrently live pointers lying around. 10 at most. 11381c64944SJacob Faibussowitsch PetscCall(map.reserve(16)); 1143ba16761SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS); 1150e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 1160e6b6b59SJacob Faibussowitsch 117d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode MemoryMap::finalize_() noexcept 118d71ae5a4SJacob Faibussowitsch { 1190e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 1200e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscInfo(nullptr, "Finalizing memory map\n")); 1210e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCallCXX(map = map_type{}); 1223ba16761SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS); 1230e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 1240e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1256797ed33SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 1263398534bSJacob Faibussowitsch // MemoryMap - Public API 1276797ed33SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 1286797ed33SJacob Faibussowitsch 1290e6b6b59SJacob Faibussowitsch /* 1300e6b6b59SJacob Faibussowitsch MemoryMap::search_for - retrieve an iterator to the key-value pair for a pointer in the map 1310e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1326797ed33SJacob Faibussowitsch Input Parameters: 1336797ed33SJacob Faibussowitsch + ptr - pointer to search for 1346797ed33SJacob Faibussowitsch - must_find - true if an error is raised if the pointer is not found (default: false) 1350e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1360e6b6b59SJacob Faibussowitsch Notes: 1370e6b6b59SJacob Faibussowitsch Accounts for sub-regions, i.e. if ptr is contained within another pointers region, it returns 1380e6b6b59SJacob Faibussowitsch the iterator to the super-pointers key-value pair. 1390e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1406797ed33SJacob Faibussowitsch If ptr is not found and must_find is false returns map.end(), otherwise raises an error 1410e6b6b59SJacob Faibussowitsch */ 142d71ae5a4SJacob Faibussowitsch MemoryMap::map_type::const_iterator MemoryMap::search_for(const void *ptr, bool must_find) const noexcept 143d71ae5a4SJacob Faibussowitsch { 14481c64944SJacob Faibussowitsch const auto end_it = map.end(); 1456797ed33SJacob Faibussowitsch auto it = map.find(const_cast<map_type::key_type>(ptr)); 1460e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1470e6b6b59SJacob Faibussowitsch // ptr was found, and points to an entire block 1486797ed33SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 14981c64944SJacob Faibussowitsch if (it != end_it) PetscFunctionReturn(it); 1500e6b6b59SJacob Faibussowitsch // wasn't found, but maybe its part of a block. have to search every block for it 1510e6b6b59SJacob Faibussowitsch // clang-format off 15281c64944SJacob Faibussowitsch it = std::find_if(map.begin(), end_it, [ptr](map_type::const_iterator::reference map_it) { 1530e6b6b59SJacob Faibussowitsch return map_it.second.contains(map_it.first, ptr); 1540e6b6b59SJacob Faibussowitsch }); 1550e6b6b59SJacob Faibussowitsch // clang-format on 15681c64944SJacob Faibussowitsch PetscCheckAbort(!must_find || it != end_it, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_POINTER, "Pointer %p was not registered with the memory tracker, call PetscDeviceRegisterMemory() on it", ptr); 15781c64944SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(it); 1580e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 1590e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1600e6b6b59SJacob Faibussowitsch static MemoryMap memory_map; 1610e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1620e6b6b59SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 1630e6b6b59SJacob Faibussowitsch // Utility functions 1640e6b6b59SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 1650e6b6b59SJacob Faibussowitsch 166d71ae5a4SJacob Faibussowitsch static PetscErrorCode PetscDeviceCheckCapable_Private(PetscDeviceContext dctx, bool cond, const char descr[]) 167d71ae5a4SJacob Faibussowitsch { 1680e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 1690e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCheck(cond, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_SUP, "Device context (id: %" PetscInt64_FMT ", name: %s, type: %s) can only handle %s host memory", PetscObjectCast(dctx)->id, PetscObjectCast(dctx)->name, dctx->device ? PetscDeviceTypes[dctx->device->type] : "unknown", descr); 1703ba16761SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS); 1710e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 1720e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1730e6b6b59SJacob Faibussowitsch // A helper utility, since register is called from PetscDeviceRegisterMemory() and 1740e6b6b59SJacob Faibussowitsch // PetscDevicAllocate(). The latter also needs the generated id, so instead of making it search 1750e6b6b59SJacob Faibussowitsch // the map again we just return it here 176d71ae5a4SJacob Faibussowitsch static PetscErrorCode PetscDeviceRegisterMemory_Private(const void *PETSC_RESTRICT ptr, PetscMemType mtype, std::size_t size, PetscObjectId *PETSC_RESTRICT id = nullptr) 177d71ae5a4SJacob Faibussowitsch { 1780e6b6b59SJacob Faibussowitsch auto &map = memory_map.map; 1790e6b6b59SJacob Faibussowitsch const auto it = memory_map.search_for(ptr); 1800e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1810e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 1820e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (it == map.cend()) { 1830e6b6b59SJacob Faibussowitsch // pointer was never registered with the map, insert it and bail 1840e6b6b59SJacob Faibussowitsch const auto newid = PetscObjectNewId_Internal(); 1850e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1860e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (PetscDefined(USE_DEBUG)) { 1873398534bSJacob Faibussowitsch const auto tmp = PointerAttributes(mtype, newid, size); 1880e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1890e6b6b59SJacob Faibussowitsch for (const auto &entry : map) { 19081c64944SJacob Faibussowitsch auto &&attr = entry.second; 19181c64944SJacob Faibussowitsch 1920e6b6b59SJacob Faibussowitsch // REVIEW ME: maybe this should just be handled... 1930e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCheck(!tmp.contains(ptr, entry.first), PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_ORDER, "Trying to register pointer %p (memtype %s, size %zu) but it appears you have already registered a sub-region of it (pointer %p, memtype %s, size %zu). Must register the larger region first", ptr, PetscMemTypeToString(mtype), size, 19481c64944SJacob Faibussowitsch entry.first, PetscMemTypeToString(attr.mtype), attr.size); 1950e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 1960e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 1970e6b6b59SJacob Faibussowitsch // clang-format off 1980e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (id) *id = newid; 1990e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCallCXX(map.emplace( 2000e6b6b59SJacob Faibussowitsch std::piecewise_construct, 2010e6b6b59SJacob Faibussowitsch std::forward_as_tuple(const_cast<MemoryMap::map_type::key_type>(ptr)), 2020e6b6b59SJacob Faibussowitsch std::forward_as_tuple(mtype, newid, size) 2030e6b6b59SJacob Faibussowitsch )); 2040e6b6b59SJacob Faibussowitsch // clang-format on 2053ba16761SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS); 2060e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 2070e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (PetscDefined(USE_DEBUG)) { 2080e6b6b59SJacob Faibussowitsch const auto &old = it->second; 2090e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2103398534bSJacob Faibussowitsch PetscCheck(PointerAttributes(mtype, old.id, size) == old, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_LIB, "Pointer %p appears to have been previously allocated with memtype %s, size %zu and assigned id %" PetscInt64_FMT ", which does not match new values: (mtype %s, size %zu, id %" PetscInt64_FMT ")", it->first, 2110e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscMemTypeToString(old.mtype), old.size, old.id, PetscMemTypeToString(mtype), size, old.id); 2120e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 2130e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (id) *id = it->second.id; 2143ba16761SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS); 2150e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 2160e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2170e6b6b59SJacob Faibussowitsch /*@C 2180e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscDeviceRegisterMemory - Register a pointer for use with device-aware memory system 2190e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2200e6b6b59SJacob Faibussowitsch Not Collective 2210e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2220e6b6b59SJacob Faibussowitsch Input Parameters: 2230e6b6b59SJacob Faibussowitsch + ptr - The pointer to register 2240e6b6b59SJacob Faibussowitsch . mtype - The `PetscMemType` of the pointer 2250e6b6b59SJacob Faibussowitsch - size - The size (in bytes) of the memory region 2260e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2270e6b6b59SJacob Faibussowitsch Notes: 2280e6b6b59SJacob Faibussowitsch `ptr` need not point to the beginning of the memory range, however the user should register 2290e6b6b59SJacob Faibussowitsch the 2300e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2310e6b6b59SJacob Faibussowitsch It's OK to re-register the same `ptr` repeatedly (subsequent registrations do nothing) 2320e6b6b59SJacob Faibussowitsch however the given `mtype` and `size` must match the original registration. 2330e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2340e6b6b59SJacob Faibussowitsch `size` may be 0 (in which case this routine does nothing). 2350e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2360e6b6b59SJacob Faibussowitsch Level: intermediate 2370e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2380e6b6b59SJacob Faibussowitsch .seealso: `PetscDeviceMalloc()`, `PetscDeviceArrayCopy()`, `PetscDeviceFree()`, 2390e6b6b59SJacob Faibussowitsch `PetscDeviceArrayZero()` 2400e6b6b59SJacob Faibussowitsch @*/ 241d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode PetscDeviceRegisterMemory(const void *PETSC_RESTRICT ptr, PetscMemType mtype, std::size_t size) 242d71ae5a4SJacob Faibussowitsch { 2430e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 2440e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (PetscMemTypeHost(mtype)) PetscValidPointer(ptr, 1); 2453ba16761SJacob Faibussowitsch if (PetscUnlikely(!size)) PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS); // there is no point registering empty range 2460e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceRegisterMemory_Private(ptr, mtype, size)); 2473ba16761SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS); 2480e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 2490e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2506797ed33SJacob Faibussowitsch /* 2516797ed33SJacob Faibussowitsch PetscDeviceAllocate_Private - Allocate device-aware memory 2520e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2530e6b6b59SJacob Faibussowitsch Not Collective, Asynchronous, Auto-dependency aware 2540e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2550e6b6b59SJacob Faibussowitsch Input Parameters: 2560e6b6b59SJacob Faibussowitsch + dctx - The `PetscDeviceContext` used to allocate the memory 2570e6b6b59SJacob Faibussowitsch . clear - Whether or not the memory should be zeroed 2580e6b6b59SJacob Faibussowitsch . mtype - The type of memory to allocate 2596797ed33SJacob Faibussowitsch . n - The amount (in bytes) to allocate 2606797ed33SJacob Faibussowitsch - alignment - The alignment requirement (in bytes) of the allocated pointer 2610e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2620e6b6b59SJacob Faibussowitsch Output Parameter: 2630e6b6b59SJacob Faibussowitsch . ptr - The pointer to store the result in 2640e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2650e6b6b59SJacob Faibussowitsch Notes: 2660e6b6b59SJacob Faibussowitsch The user should prefer `PetscDeviceMalloc()` over this routine as it automatically computes 2676797ed33SJacob Faibussowitsch the size of the allocation and alignment based on the size of the datatype. 2680e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2696797ed33SJacob Faibussowitsch If the user is unsure about `alignment` -- or unable to compute it -- passing 2706797ed33SJacob Faibussowitsch `PETSC_MEMALIGN` will always work, though the user should beware that this may be quite 2716797ed33SJacob Faibussowitsch wasteful for very small allocations. 2726797ed33SJacob Faibussowitsch 2736797ed33SJacob Faibussowitsch Memory allocated with this function must be freed with `PetscDeviceFree()` (or 2746797ed33SJacob Faibussowitsch `PetscDeviceDeallocate_Private()`). 2756797ed33SJacob Faibussowitsch 2766797ed33SJacob Faibussowitsch If `n` is zero, then `ptr` is set to `PETSC_NULLPTR`. 2776797ed33SJacob Faibussowitsch 2786797ed33SJacob Faibussowitsch This routine falls back to using `PetscMalloc1()` or `PetscCalloc1()` (depending on the value 2796797ed33SJacob Faibussowitsch of `clear`) if PETSc was not configured with device support. The user should note that 2806797ed33SJacob Faibussowitsch `mtype` and `alignment` are ignored in this case, as these routines allocate only host memory 2816797ed33SJacob Faibussowitsch aligned to `PETSC_MEMALIGN`. 2820e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2830e6b6b59SJacob Faibussowitsch Note result stored `ptr` is immediately valid and the user may freely inspect or manipulate 2840e6b6b59SJacob Faibussowitsch its value on function return, i.e.\: 2850e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2860e6b6b59SJacob Faibussowitsch .vb 2870e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscInt *ptr; 2880e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2896797ed33SJacob Faibussowitsch PetscDeviceAllocate_Private(dctx, PETSC_FALSE, PETSC_MEMTYPE_DEVICE, 20, alignof(PetscInt), (void**)&ptr); 2900e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2910e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscInt *sub_ptr = ptr + 10; // OK, no need to synchronize 2920e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2930e6b6b59SJacob Faibussowitsch ptr[0] = 10; // ERROR, directly accessing contents of ptr is undefined until synchronization 2940e6b6b59SJacob Faibussowitsch .ve 2950e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2960e6b6b59SJacob Faibussowitsch DAG representation: 2970e6b6b59SJacob Faibussowitsch .vb 2980e6b6b59SJacob Faibussowitsch time -> 2990e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3000e6b6b59SJacob Faibussowitsch -> dctx - |= CALL =| -\- dctx --> 3010e6b6b59SJacob Faibussowitsch \- ptr -> 3020e6b6b59SJacob Faibussowitsch .ve 3030e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3040e6b6b59SJacob Faibussowitsch Level: intermediate 3050e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3060e6b6b59SJacob Faibussowitsch .N ASYNC_API 3070e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3086797ed33SJacob Faibussowitsch .seealso: `PetscDeviceMalloc()`, `PetscDeviceFree()`, `PetscDeviceDeallocate_Private()`, 3096797ed33SJacob Faibussowitsch `PetscDeviceArrayCopy()`, `PetscDeviceArrayZero()`, `PetscMemType` 3106797ed33SJacob Faibussowitsch */ 311d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode PetscDeviceAllocate_Private(PetscDeviceContext dctx, PetscBool clear, PetscMemType mtype, std::size_t n, std::size_t alignment, void **PETSC_RESTRICT ptr) 312d71ae5a4SJacob Faibussowitsch { 3130e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscObjectId id = 0; 3140e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3150e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 3166797ed33SJacob Faibussowitsch if (PetscDefined(USE_DEBUG)) { 3176797ed33SJacob Faibussowitsch const auto is_power_of_2 = [](std::size_t num) { return (num & (num - 1)) == 0; }; 3186797ed33SJacob Faibussowitsch 3196797ed33SJacob Faibussowitsch PetscCheck(alignment != 0, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_ARG_OUTOFRANGE, "Requested alignment %zu cannot be 0", alignment); 3206797ed33SJacob Faibussowitsch PetscCheck(is_power_of_2(alignment), PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_ARG_OUTOFRANGE, "Requested alignment %zu must be a power of 2", alignment); 3216797ed33SJacob Faibussowitsch } 3226797ed33SJacob Faibussowitsch PetscValidPointer(ptr, 6); 3230e6b6b59SJacob Faibussowitsch *ptr = nullptr; 3243ba16761SJacob Faibussowitsch if (PetscUnlikely(!n)) PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS); 3250e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(memory_map.register_finalize()); 3260e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextGetOptionalNullContext_Internal(&dctx)); 3270e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3280e6b6b59SJacob Faibussowitsch // get our pointer here 3290e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (dctx->ops->memalloc) { 3306797ed33SJacob Faibussowitsch PetscUseTypeMethod(dctx, memalloc, clear, mtype, n, alignment, ptr); 3310e6b6b59SJacob Faibussowitsch } else { 3320e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceCheckCapable_Private(dctx, PetscMemTypeHost(mtype), "allocating")); 3330e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscMallocA(1, clear, __LINE__, PETSC_FUNCTION_NAME, __FILE__, n, ptr)); 3340e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 3350e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceRegisterMemory_Private(*ptr, mtype, n, &id)); 3360e6b6b59SJacob Faibussowitsch // Note this is a "write" so that the next dctx to try and read from the pointer has to wait 3370e6b6b59SJacob Faibussowitsch // for the allocation to be ready 3380e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextMarkIntentFromID(dctx, id, PETSC_MEMORY_ACCESS_WRITE, "memory allocation")); 3393ba16761SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS); 3400e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 3410e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3426797ed33SJacob Faibussowitsch /* 3436797ed33SJacob Faibussowitsch PetscDeviceDeallocate_Private - Free device-aware memory 3440e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3450e6b6b59SJacob Faibussowitsch Not Collective, Asynchronous, Auto-dependency aware 3460e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3470e6b6b59SJacob Faibussowitsch Input Parameters: 3480e6b6b59SJacob Faibussowitsch + dctx - The `PetscDeviceContext` used to free the memory 3490e6b6b59SJacob Faibussowitsch - ptr - The pointer to free 3500e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3510e6b6b59SJacob Faibussowitsch Notes: 3520e6b6b59SJacob Faibussowitsch `ptr` must have been allocated using any of `PetscDeviceMalloc()`, `PetscDeviceCalloc()` or 3536797ed33SJacob Faibussowitsch `PetscDeviceAllocate_Private()`, or registered with the system via `PetscDeviceRegisterMemory()`. 3540e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3550e6b6b59SJacob Faibussowitsch The user should prefer `PetscDeviceFree()` over this routine as it automatically sets `ptr` 3560e6b6b59SJacob Faibussowitsch to `PETSC_NULLPTR` on successful deallocation. 3570e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3580e6b6b59SJacob Faibussowitsch `ptr` may be `NULL`. 3590e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3606797ed33SJacob Faibussowitsch This routine falls back to using `PetscFree()` if PETSc was not configured with device 3616797ed33SJacob Faibussowitsch support. The user should note that `PetscFree()` frees only host memory. 3626797ed33SJacob Faibussowitsch 3630e6b6b59SJacob Faibussowitsch DAG representation: 3640e6b6b59SJacob Faibussowitsch .vb 3650e6b6b59SJacob Faibussowitsch time -> 3660e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3670e6b6b59SJacob Faibussowitsch -> dctx -/- |= CALL =| - dctx -> 3680e6b6b59SJacob Faibussowitsch -> ptr -/ 3690e6b6b59SJacob Faibussowitsch .ve 3700e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3710e6b6b59SJacob Faibussowitsch Level: intermediate 3720e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3730e6b6b59SJacob Faibussowitsch .N ASYNC_API 3740e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3756797ed33SJacob Faibussowitsch .seealso: `PetscDeviceFree()`, `PetscDeviceAllocate_Private()` 3766797ed33SJacob Faibussowitsch */ 377d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode PetscDeviceDeallocate_Private(PetscDeviceContext dctx, void *PETSC_RESTRICT ptr) 378d71ae5a4SJacob Faibussowitsch { 3790e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 3800e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (ptr) { 3810e6b6b59SJacob Faibussowitsch auto &map = memory_map.map; 3820e6b6b59SJacob Faibussowitsch const auto found_it = map.find(const_cast<MemoryMap::map_type::key_type>(ptr)); 3830e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3840e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (PetscUnlikelyDebug(found_it == map.end())) { 3850e6b6b59SJacob Faibussowitsch // OK this is a bad pointer, now determine why 3860e6b6b59SJacob Faibussowitsch const auto it = memory_map.search_for(ptr); 3870e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3880e6b6b59SJacob Faibussowitsch // if it is map.cend() then no allocation owns it, meaning it was not allocated by us! 3896797ed33SJacob Faibussowitsch PetscCheck(it != map.cend(), PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_ARG_WRONG, "Pointer %p was not allocated via PetscDeviceAllocate_Private()", ptr); 3900e6b6b59SJacob Faibussowitsch // if we are here then we did allocate it but the user has tried to do something along 3910e6b6b59SJacob Faibussowitsch // the lines of: 3920e6b6b59SJacob Faibussowitsch // 3930e6b6b59SJacob Faibussowitsch // allocate(&ptr, size); 3940e6b6b59SJacob Faibussowitsch // deallocate(ptr+5); 3950e6b6b59SJacob Faibussowitsch // 39681c64944SJacob Faibussowitsch auto &&attr = it->second; 39781c64944SJacob Faibussowitsch SETERRQ(PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_ARG_WRONG, "Attempting to deallocate pointer %p which is a suballocation of %p (memtype %s, id %" PetscInt64_FMT ", size %zu bytes)", ptr, it->first, PetscMemTypeToString(attr.mtype), attr.id, attr.size); 3980e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 39981c64944SJacob Faibussowitsch auto &&attr = found_it->second; 4006797ed33SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextGetOptionalNullContext_Internal(&dctx)); 4010e6b6b59SJacob Faibussowitsch // mark intent BEFORE we free, note we mark as write so that we are made to wait on any 4020e6b6b59SJacob Faibussowitsch // outstanding reads (don't want to kill the pointer before they are done) 40381c64944SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextMarkIntentFromID(dctx, attr.id, PETSC_MEMORY_ACCESS_WRITE, "memory deallocation")); 4040e6b6b59SJacob Faibussowitsch // do free 4050e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (dctx->ops->memfree) { 40681c64944SJacob Faibussowitsch PetscUseTypeMethod(dctx, memfree, attr.mtype, (void **)&ptr); 4070e6b6b59SJacob Faibussowitsch } else { 40881c64944SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceCheckCapable_Private(dctx, PetscMemTypeHost(attr.mtype), "freeing")); 4090e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 4100e6b6b59SJacob Faibussowitsch // if ptr still exists, then the device context could not handle it 4110e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (ptr) PetscCall(PetscFree(ptr)); 4120e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCallCXX(map.erase(found_it)); 4130e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 4143ba16761SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS); 4150e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 4160e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4170e6b6b59SJacob Faibussowitsch /*@C 4180e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscDeviceMemcpy - Copy memory in a device-aware manner 4190e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4200e6b6b59SJacob Faibussowitsch Not Collective, Asynchronous, Auto-dependency aware 4210e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4220e6b6b59SJacob Faibussowitsch Input Parameters: 4230e6b6b59SJacob Faibussowitsch + dctx - The `PetscDeviceContext` used to copy the memory 4240e6b6b59SJacob Faibussowitsch . dest - The pointer to copy to 4250e6b6b59SJacob Faibussowitsch . src - The pointer to copy from 4260e6b6b59SJacob Faibussowitsch - n - The amount (in bytes) to copy 4270e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4280e6b6b59SJacob Faibussowitsch Notes: 4296797ed33SJacob Faibussowitsch Both `dest` and `src` must have been allocated by `PetscDeviceMalloc()` or 4306797ed33SJacob Faibussowitsch `PetscDeviceCalloc()`. 4310e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4320e6b6b59SJacob Faibussowitsch `src` and `dest` cannot overlap. 4330e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4340e6b6b59SJacob Faibussowitsch If both `src` and `dest` are on the host this routine is fully synchronous. 4350e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4360e6b6b59SJacob Faibussowitsch The user should prefer `PetscDeviceArrayCopy()` over this routine as it automatically 4370e6b6b59SJacob Faibussowitsch computes the number of bytes to copy from the size of the pointer types. 4380e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4390e6b6b59SJacob Faibussowitsch DAG representation: 4400e6b6b59SJacob Faibussowitsch .vb 4410e6b6b59SJacob Faibussowitsch time -> 4420e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4430e6b6b59SJacob Faibussowitsch -> dctx - |= CALL =| - dctx -> 4440e6b6b59SJacob Faibussowitsch -> dest ---------------------> 4450e6b6b59SJacob Faibussowitsch -> src ----------------------> 4460e6b6b59SJacob Faibussowitsch .ve 4470e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4480e6b6b59SJacob Faibussowitsch Level: intermediate 4490e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4500e6b6b59SJacob Faibussowitsch .N ASYNC_API 4510e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4526797ed33SJacob Faibussowitsch .seealso: `PetscDeviceArrayCopy()`, `PetscDeviceMalloc()`, `PetscDeviceCalloc()`, 4536797ed33SJacob Faibussowitsch `PetscDeviceFree()` 4540e6b6b59SJacob Faibussowitsch @*/ 455d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode PetscDeviceMemcpy(PetscDeviceContext dctx, void *PETSC_RESTRICT dest, const void *PETSC_RESTRICT src, std::size_t n) 456d71ae5a4SJacob Faibussowitsch { 4570e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 4583ba16761SJacob Faibussowitsch if (!n) PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS); 4590e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCheck(dest, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_POINTER, "Trying to copy to a NULL pointer"); 4600e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCheck(src, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_POINTER, "Trying to copy from a NULL pointer"); 4613ba16761SJacob Faibussowitsch if (dest == src) PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS); 4620e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextGetOptionalNullContext_Internal(&dctx)); 4630e6b6b59SJacob Faibussowitsch { 46481c64944SJacob Faibussowitsch const auto &dest_attr = memory_map.search_for(dest, true)->second; 46581c64944SJacob Faibussowitsch const auto &src_attr = memory_map.search_for(src, true)->second; 46681c64944SJacob Faibussowitsch const auto mode = PetscMemTypeToDeviceCopyMode(dest_attr.mtype, src_attr.mtype); 4670e6b6b59SJacob Faibussowitsch 46881c64944SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextMarkIntentFromID(dctx, src_attr.id, PETSC_MEMORY_ACCESS_READ, "memory copy (src)")); 46981c64944SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextMarkIntentFromID(dctx, dest_attr.id, PETSC_MEMORY_ACCESS_WRITE, "memory copy (dest)")); 4700e6b6b59SJacob Faibussowitsch // perform the copy 4710e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (dctx->ops->memcopy) { 4720e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscUseTypeMethod(dctx, memcopy, dest, src, n, mode); 4736797ed33SJacob Faibussowitsch if (mode == PETSC_DEVICE_COPY_HTOD) { 4746797ed33SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscLogCpuToGpu(n)); 4756797ed33SJacob Faibussowitsch } else if (mode == PETSC_DEVICE_COPY_DTOH) { 4766797ed33SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscLogGpuToCpu(n)); 4776797ed33SJacob Faibussowitsch } 4780e6b6b59SJacob Faibussowitsch } else { 4790e6b6b59SJacob Faibussowitsch // REVIEW ME: we might potentially need to sync here if the memory is device-allocated 4800e6b6b59SJacob Faibussowitsch // (pinned) but being copied by a host dctx 4810e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceCheckCapable_Private(dctx, mode == PETSC_DEVICE_COPY_HTOH, "copying")); 4820e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscMemcpy(dest, src, n)); 4830e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 4840e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 4853ba16761SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS); 4860e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 4870e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4880e6b6b59SJacob Faibussowitsch /*@C 4890e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscDeviceMemset - Memset device-aware memory 4900e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4910e6b6b59SJacob Faibussowitsch Not Collective, Asynchronous, Auto-dependency aware 4920e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4930e6b6b59SJacob Faibussowitsch Input Parameters: 4940e6b6b59SJacob Faibussowitsch + dctx - The `PetscDeviceContext` used to memset the memory 4950e6b6b59SJacob Faibussowitsch . ptr - The pointer to the memory 4960e6b6b59SJacob Faibussowitsch . v - The value to set 4970e6b6b59SJacob Faibussowitsch - n - The amount (in bytes) to set 4980e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4990e6b6b59SJacob Faibussowitsch Notes: 5006797ed33SJacob Faibussowitsch `ptr` must have been allocated by `PetscDeviceMalloc()` or `PetscDeviceCalloc()`. 5010e6b6b59SJacob Faibussowitsch 5020e6b6b59SJacob Faibussowitsch The user should prefer `PetscDeviceArrayZero()` over this routine as it automatically 5030e6b6b59SJacob Faibussowitsch computes the number of bytes to copy from the size of the pointer types, though they should 5040e6b6b59SJacob Faibussowitsch note that it only zeros memory. 5050e6b6b59SJacob Faibussowitsch 5060e6b6b59SJacob Faibussowitsch This routine is analogous to `memset()`. That is, this routine copies the value 5070e6b6b59SJacob Faibussowitsch `static_cast<unsigned char>(v)` into each of the first count characters of the object pointed 5080e6b6b59SJacob Faibussowitsch to by `dest`. 5090e6b6b59SJacob Faibussowitsch 5100e6b6b59SJacob Faibussowitsch If `dest` is on device, this routine is asynchronous. 5110e6b6b59SJacob Faibussowitsch 5120e6b6b59SJacob Faibussowitsch DAG representation: 5130e6b6b59SJacob Faibussowitsch .vb 5140e6b6b59SJacob Faibussowitsch time -> 5150e6b6b59SJacob Faibussowitsch 5160e6b6b59SJacob Faibussowitsch -> dctx - |= CALL =| - dctx -> 5170e6b6b59SJacob Faibussowitsch -> dest ---------------------> 5180e6b6b59SJacob Faibussowitsch .ve 5190e6b6b59SJacob Faibussowitsch 5200e6b6b59SJacob Faibussowitsch Level: intermediate 5210e6b6b59SJacob Faibussowitsch 5220e6b6b59SJacob Faibussowitsch .N ASYNC_API 5230e6b6b59SJacob Faibussowitsch 5246797ed33SJacob Faibussowitsch .seealso: `PetscDeviceArrayZero()`, `PetscDeviceMalloc()`, `PetscDeviceCalloc()`, 5256797ed33SJacob Faibussowitsch `PetscDeviceFree()` 5260e6b6b59SJacob Faibussowitsch @*/ 527d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode PetscDeviceMemset(PetscDeviceContext dctx, void *ptr, PetscInt v, std::size_t n) 528d71ae5a4SJacob Faibussowitsch { 5290e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 5303ba16761SJacob Faibussowitsch if (PetscUnlikely(!n)) PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS); 5310e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCheck(ptr, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_POINTER, "Trying to memset a NULL pointer"); 5320e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextGetOptionalNullContext_Internal(&dctx)); 5330e6b6b59SJacob Faibussowitsch { 53481c64944SJacob Faibussowitsch const auto &attr = memory_map.search_for(ptr, true)->second; 5350e6b6b59SJacob Faibussowitsch 53681c64944SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextMarkIntentFromID(dctx, attr.id, PETSC_MEMORY_ACCESS_WRITE, "memory set")); 5370e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (dctx->ops->memset) { 53881c64944SJacob Faibussowitsch PetscUseTypeMethod(dctx, memset, attr.mtype, ptr, v, n); 5390e6b6b59SJacob Faibussowitsch } else { 5400e6b6b59SJacob Faibussowitsch // REVIEW ME: we might potentially need to sync here if the memory is device-allocated 5410e6b6b59SJacob Faibussowitsch // (pinned) but being memset by a host dctx 54281c64944SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceCheckCapable_Private(dctx, PetscMemTypeHost(attr.mtype), "memsetting")); 5430e6b6b59SJacob Faibussowitsch std::memset(ptr, static_cast<int>(v), n); 5440e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 5450e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 5463ba16761SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS); 5470e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 548