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 50e6b6b59SJacob Faibussowitsch 60e6b6b59SJacob Faibussowitsch #include <unordered_map> 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}; 110e6b6b59SJacob Faibussowitsch static_assert(Petsc::util::integral_value(PETSC_DEVICE_COPY_HTOH) == 0, ""); 120e6b6b59SJacob Faibussowitsch static_assert(Petsc::util::integral_value(PETSC_DEVICE_COPY_DTOH) == 1, ""); 130e6b6b59SJacob Faibussowitsch static_assert(Petsc::util::integral_value(PETSC_DEVICE_COPY_HTOD) == 2, ""); 140e6b6b59SJacob Faibussowitsch static_assert(Petsc::util::integral_value(PETSC_DEVICE_COPY_DTOD) == 3, ""); 150e6b6b59SJacob Faibussowitsch static_assert(Petsc::util::integral_value(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 293398534bSJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 303398534bSJacob Faibussowitsch 313398534bSJacob Faibussowitsch struct PointerAttributes { 323398534bSJacob Faibussowitsch PetscMemType mtype = PETSC_MEMTYPE_HOST; // memtype of allocation 333398534bSJacob Faibussowitsch PetscObjectId id = 0; // id of allocation 343398534bSJacob Faibussowitsch std::size_t size = 0; // size of allocation (bytes) 353398534bSJacob Faibussowitsch 363398534bSJacob Faibussowitsch // even though this is a POD and can be aggregate initialized, the STL uses () constructors 373398534bSJacob Faibussowitsch // in unordered_map and so we need to provide a trivial contructor... 38*0cf3b284SJacob Faibussowitsch constexpr PointerAttributes() = default; 393398534bSJacob Faibussowitsch constexpr PointerAttributes(PetscMemType, PetscObjectId, std::size_t) noexcept; 403398534bSJacob Faibussowitsch 413398534bSJacob Faibussowitsch bool operator==(const PointerAttributes &) const noexcept; 423398534bSJacob Faibussowitsch 433398534bSJacob Faibussowitsch PETSC_NODISCARD bool contains(const void *, const void *) const noexcept; 443398534bSJacob Faibussowitsch }; 453398534bSJacob Faibussowitsch 463398534bSJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 473398534bSJacob Faibussowitsch // PointerAttributes - Public API 483398534bSJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 493398534bSJacob Faibussowitsch 503398534bSJacob Faibussowitsch inline constexpr PointerAttributes::PointerAttributes(PetscMemType mtype_, PetscObjectId id_, std::size_t size_) noexcept : mtype(mtype_), id(id_), size(size_) { } 513398534bSJacob Faibussowitsch 523398534bSJacob Faibussowitsch inline bool PointerAttributes::operator==(const PointerAttributes &other) const noexcept 533398534bSJacob Faibussowitsch { 543398534bSJacob Faibussowitsch return (mtype == other.mtype) && (id == other.id) && (size == other.size); 553398534bSJacob Faibussowitsch } 563398534bSJacob Faibussowitsch 573398534bSJacob Faibussowitsch /* 583398534bSJacob Faibussowitsch PointerAttributes::contains - asks and answers the question, does ptr_begin contain ptr 593398534bSJacob Faibussowitsch 603398534bSJacob Faibussowitsch Input Parameters: 613398534bSJacob Faibussowitsch + ptr_begin - pointer to the start of the range to check 623398534bSJacob Faibussowitsch - ptr - the pointer to query 633398534bSJacob Faibussowitsch 643398534bSJacob Faibussowitsch Notes: 653398534bSJacob Faibussowitsch Returns true if ptr falls within ptr_begins range, false otherwise. 663398534bSJacob Faibussowitsch */ 673398534bSJacob Faibussowitsch inline bool PointerAttributes::contains(const void *ptr_begin, const void *ptr) const noexcept 683398534bSJacob Faibussowitsch { 693398534bSJacob Faibussowitsch return (ptr >= ptr_begin) && (ptr < (static_cast<const char *>(ptr_begin) + size)); 703398534bSJacob Faibussowitsch } 713398534bSJacob Faibussowitsch 720e6b6b59SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 730e6b6b59SJacob Faibussowitsch // MemoryMap 740e6b6b59SJacob Faibussowitsch // 756797ed33SJacob Faibussowitsch // Since the pointers allocated via PetscDeviceAllocate_Private() may be device pointers we 766797ed33SJacob Faibussowitsch // cannot just store meta-data within the pointer itself (as we can't dereference them). So 776797ed33SJacob Faibussowitsch // instead we need to keep an extra map to keep track of them 780e6b6b59SJacob Faibussowitsch // 796797ed33SJacob Faibussowitsch // Each entry maps pointer -> { 806797ed33SJacob Faibussowitsch // PetscMemType - The memtype of the pointer 816797ed33SJacob Faibussowitsch // PetscObjectId - A unique ID assigned at allocation or registratrion so auto-dep can 826797ed33SJacob Faibussowitsch // identify the pointer 836797ed33SJacob Faibussowitsch // size - The size (in bytes) of the allocation 846797ed33SJacob Faibussowitsch // } 850e6b6b59SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 860e6b6b59SJacob Faibussowitsch 870e6b6b59SJacob Faibussowitsch class MemoryMap : public Petsc::RegisterFinalizeable<MemoryMap> { 880e6b6b59SJacob Faibussowitsch public: 890e6b6b59SJacob Faibussowitsch using map_type = std::unordered_map<void *, PointerAttributes, PointerHash>; 900e6b6b59SJacob Faibussowitsch 913398534bSJacob Faibussowitsch map_type map{}; 920e6b6b59SJacob Faibussowitsch 936797ed33SJacob Faibussowitsch PETSC_NODISCARD map_type::const_iterator search_for(const void *, bool = false) const noexcept; 940e6b6b59SJacob Faibussowitsch 950e6b6b59SJacob Faibussowitsch private: 960e6b6b59SJacob Faibussowitsch friend class Petsc::RegisterFinalizeable<MemoryMap>; 970e6b6b59SJacob Faibussowitsch PETSC_NODISCARD PetscErrorCode register_finalize_() noexcept; 980e6b6b59SJacob Faibussowitsch PETSC_NODISCARD PetscErrorCode finalize_() noexcept; 990e6b6b59SJacob Faibussowitsch }; 1000e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1010e6b6b59SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 1023398534bSJacob Faibussowitsch // MemoryMap - Private API 1030e6b6b59SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 1040e6b6b59SJacob Faibussowitsch 105d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode MemoryMap::register_finalize_() noexcept 106d71ae5a4SJacob Faibussowitsch { 1070e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 1080e6b6b59SJacob Faibussowitsch // Preallocate, this does give a modest performance bump since unordered_map is so __dog__ 1090e6b6b59SJacob Faibussowitsch // slow if it needs to rehash. Experiments show that users tend not to have more than 5 or 1100e6b6b59SJacob Faibussowitsch // so concurrently live pointers lying around. 10 at most. 1110e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCallCXX(map.reserve(16)); 1120e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(0); 1130e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 1140e6b6b59SJacob Faibussowitsch 115d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode MemoryMap::finalize_() noexcept 116d71ae5a4SJacob Faibussowitsch { 1170e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 1180e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscInfo(nullptr, "Finalizing memory map\n")); 1190e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCallCXX(map = map_type{}); 1200e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(0); 1210e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 1220e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1236797ed33SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 1243398534bSJacob Faibussowitsch // MemoryMap - Public API 1256797ed33SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 1266797ed33SJacob Faibussowitsch 1270e6b6b59SJacob Faibussowitsch /* 1280e6b6b59SJacob Faibussowitsch MemoryMap::search_for - retrieve an iterator to the key-value pair for a pointer in the map 1290e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1306797ed33SJacob Faibussowitsch Input Parameters: 1316797ed33SJacob Faibussowitsch + ptr - pointer to search for 1326797ed33SJacob Faibussowitsch - must_find - true if an error is raised if the pointer is not found (default: false) 1330e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1340e6b6b59SJacob Faibussowitsch Notes: 1350e6b6b59SJacob Faibussowitsch Accounts for sub-regions, i.e. if ptr is contained within another pointers region, it returns 1360e6b6b59SJacob Faibussowitsch the iterator to the super-pointers key-value pair. 1370e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1386797ed33SJacob Faibussowitsch If ptr is not found and must_find is false returns map.end(), otherwise raises an error 1390e6b6b59SJacob Faibussowitsch */ 140d71ae5a4SJacob Faibussowitsch MemoryMap::map_type::const_iterator MemoryMap::search_for(const void *ptr, bool must_find) const noexcept 141d71ae5a4SJacob Faibussowitsch { 1420e6b6b59SJacob Faibussowitsch const auto end = map.end(); 1436797ed33SJacob Faibussowitsch auto it = map.find(const_cast<map_type::key_type>(ptr)); 1440e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1450e6b6b59SJacob Faibussowitsch // ptr was found, and points to an entire block 1466797ed33SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 1476797ed33SJacob Faibussowitsch if (it != end) PetscFunctionReturn(it); 1480e6b6b59SJacob Faibussowitsch // wasn't found, but maybe its part of a block. have to search every block for it 1490e6b6b59SJacob Faibussowitsch // clang-format off 1506797ed33SJacob Faibussowitsch it = std::find_if(map.begin(), end, [ptr](const map_type::const_iterator::value_type &map_it) { 1510e6b6b59SJacob Faibussowitsch return map_it.second.contains(map_it.first, ptr); 1520e6b6b59SJacob Faibussowitsch }); 1536797ed33SJacob Faibussowitsch PetscCheckAbort(!must_find || it != end, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_POINTER, "Pointer %p was not registered with the memory tracker, call PetscDeviceRegisterMemory() on it", ptr); 1546797ed33SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(it); 1550e6b6b59SJacob Faibussowitsch // clang-format on 1560e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 1570e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1580e6b6b59SJacob Faibussowitsch static MemoryMap memory_map; 1590e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1600e6b6b59SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 1610e6b6b59SJacob Faibussowitsch // Utility functions 1620e6b6b59SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 1630e6b6b59SJacob Faibussowitsch 164d71ae5a4SJacob Faibussowitsch static PetscErrorCode PetscDeviceCheckCapable_Private(PetscDeviceContext dctx, bool cond, const char descr[]) 165d71ae5a4SJacob Faibussowitsch { 1660e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 1670e6b6b59SJacob 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); 1680e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(0); 1690e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 1700e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1710e6b6b59SJacob Faibussowitsch // A helper utility, since register is called from PetscDeviceRegisterMemory() and 1720e6b6b59SJacob Faibussowitsch // PetscDevicAllocate(). The latter also needs the generated id, so instead of making it search 1730e6b6b59SJacob Faibussowitsch // the map again we just return it here 174d71ae5a4SJacob Faibussowitsch static PetscErrorCode PetscDeviceRegisterMemory_Private(const void *PETSC_RESTRICT ptr, PetscMemType mtype, std::size_t size, PetscObjectId *PETSC_RESTRICT id = nullptr) 175d71ae5a4SJacob Faibussowitsch { 1760e6b6b59SJacob Faibussowitsch auto &map = memory_map.map; 1770e6b6b59SJacob Faibussowitsch const auto it = memory_map.search_for(ptr); 1780e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1790e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 1800e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (it == map.cend()) { 1810e6b6b59SJacob Faibussowitsch // pointer was never registered with the map, insert it and bail 1820e6b6b59SJacob Faibussowitsch const auto newid = PetscObjectNewId_Internal(); 1830e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1840e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (PetscDefined(USE_DEBUG)) { 1853398534bSJacob Faibussowitsch const auto tmp = PointerAttributes(mtype, newid, size); 1860e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1870e6b6b59SJacob Faibussowitsch for (const auto &entry : map) { 1880e6b6b59SJacob Faibussowitsch // REVIEW ME: maybe this should just be handled... 1890e6b6b59SJacob 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, 1900e6b6b59SJacob Faibussowitsch entry.first, PetscMemTypeToString(entry.second.mtype), entry.second.size); 1910e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 1920e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 1930e6b6b59SJacob Faibussowitsch // clang-format off 1940e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (id) *id = newid; 1950e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCallCXX(map.emplace( 1960e6b6b59SJacob Faibussowitsch std::piecewise_construct, 1970e6b6b59SJacob Faibussowitsch std::forward_as_tuple(const_cast<MemoryMap::map_type::key_type>(ptr)), 1980e6b6b59SJacob Faibussowitsch std::forward_as_tuple(mtype, newid, size) 1990e6b6b59SJacob Faibussowitsch )); 2000e6b6b59SJacob Faibussowitsch // clang-format on 2010e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(0); 2020e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 2030e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (PetscDefined(USE_DEBUG)) { 2040e6b6b59SJacob Faibussowitsch const auto &old = it->second; 2050e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2063398534bSJacob 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, 2070e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscMemTypeToString(old.mtype), old.size, old.id, PetscMemTypeToString(mtype), size, old.id); 2080e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 2090e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (id) *id = it->second.id; 2100e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(0); 2110e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 2120e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2130e6b6b59SJacob Faibussowitsch /*@C 2140e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscDeviceRegisterMemory - Register a pointer for use with device-aware memory system 2150e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2160e6b6b59SJacob Faibussowitsch Not Collective 2170e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2180e6b6b59SJacob Faibussowitsch Input Parameters: 2190e6b6b59SJacob Faibussowitsch + ptr - The pointer to register 2200e6b6b59SJacob Faibussowitsch . mtype - The `PetscMemType` of the pointer 2210e6b6b59SJacob Faibussowitsch - size - The size (in bytes) of the memory region 2220e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2230e6b6b59SJacob Faibussowitsch Notes: 2240e6b6b59SJacob Faibussowitsch `ptr` need not point to the beginning of the memory range, however the user should register 2250e6b6b59SJacob Faibussowitsch the 2260e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2270e6b6b59SJacob Faibussowitsch It's OK to re-register the same `ptr` repeatedly (subsequent registrations do nothing) 2280e6b6b59SJacob Faibussowitsch however the given `mtype` and `size` must match the original registration. 2290e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2300e6b6b59SJacob Faibussowitsch `size` may be 0 (in which case this routine does nothing). 2310e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2320e6b6b59SJacob Faibussowitsch Level: intermediate 2330e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2340e6b6b59SJacob Faibussowitsch .seealso: `PetscDeviceMalloc()`, `PetscDeviceArrayCopy()`, `PetscDeviceFree()`, 2350e6b6b59SJacob Faibussowitsch `PetscDeviceArrayZero()` 2360e6b6b59SJacob Faibussowitsch @*/ 237d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode PetscDeviceRegisterMemory(const void *PETSC_RESTRICT ptr, PetscMemType mtype, std::size_t size) 238d71ae5a4SJacob Faibussowitsch { 2390e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 2400e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (PetscMemTypeHost(mtype)) PetscValidPointer(ptr, 1); 2410e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (PetscUnlikely(!size)) PetscFunctionReturn(0); // there is no point registering empty range 2420e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceRegisterMemory_Private(ptr, mtype, size)); 2430e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(0); 2440e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 2450e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2466797ed33SJacob Faibussowitsch /* 2476797ed33SJacob Faibussowitsch PetscDeviceAllocate_Private - Allocate device-aware memory 2480e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2490e6b6b59SJacob Faibussowitsch Not Collective, Asynchronous, Auto-dependency aware 2500e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2510e6b6b59SJacob Faibussowitsch Input Parameters: 2520e6b6b59SJacob Faibussowitsch + dctx - The `PetscDeviceContext` used to allocate the memory 2530e6b6b59SJacob Faibussowitsch . clear - Whether or not the memory should be zeroed 2540e6b6b59SJacob Faibussowitsch . mtype - The type of memory to allocate 2556797ed33SJacob Faibussowitsch . n - The amount (in bytes) to allocate 2566797ed33SJacob Faibussowitsch - alignment - The alignment requirement (in bytes) of the allocated pointer 2570e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2580e6b6b59SJacob Faibussowitsch Output Parameter: 2590e6b6b59SJacob Faibussowitsch . ptr - The pointer to store the result in 2600e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2610e6b6b59SJacob Faibussowitsch Notes: 2620e6b6b59SJacob Faibussowitsch The user should prefer `PetscDeviceMalloc()` over this routine as it automatically computes 2636797ed33SJacob Faibussowitsch the size of the allocation and alignment based on the size of the datatype. 2640e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2656797ed33SJacob Faibussowitsch If the user is unsure about `alignment` -- or unable to compute it -- passing 2666797ed33SJacob Faibussowitsch `PETSC_MEMALIGN` will always work, though the user should beware that this may be quite 2676797ed33SJacob Faibussowitsch wasteful for very small allocations. 2686797ed33SJacob Faibussowitsch 2696797ed33SJacob Faibussowitsch Memory allocated with this function must be freed with `PetscDeviceFree()` (or 2706797ed33SJacob Faibussowitsch `PetscDeviceDeallocate_Private()`). 2716797ed33SJacob Faibussowitsch 2726797ed33SJacob Faibussowitsch If `n` is zero, then `ptr` is set to `PETSC_NULLPTR`. 2736797ed33SJacob Faibussowitsch 2746797ed33SJacob Faibussowitsch This routine falls back to using `PetscMalloc1()` or `PetscCalloc1()` (depending on the value 2756797ed33SJacob Faibussowitsch of `clear`) if PETSc was not configured with device support. The user should note that 2766797ed33SJacob Faibussowitsch `mtype` and `alignment` are ignored in this case, as these routines allocate only host memory 2776797ed33SJacob Faibussowitsch aligned to `PETSC_MEMALIGN`. 2780e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2790e6b6b59SJacob Faibussowitsch Note result stored `ptr` is immediately valid and the user may freely inspect or manipulate 2800e6b6b59SJacob Faibussowitsch its value on function return, i.e.\: 2810e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2820e6b6b59SJacob Faibussowitsch .vb 2830e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscInt *ptr; 2840e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2856797ed33SJacob Faibussowitsch PetscDeviceAllocate_Private(dctx, PETSC_FALSE, PETSC_MEMTYPE_DEVICE, 20, alignof(PetscInt), (void**)&ptr); 2860e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2870e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscInt *sub_ptr = ptr + 10; // OK, no need to synchronize 2880e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2890e6b6b59SJacob Faibussowitsch ptr[0] = 10; // ERROR, directly accessing contents of ptr is undefined until synchronization 2900e6b6b59SJacob Faibussowitsch .ve 2910e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2920e6b6b59SJacob Faibussowitsch DAG representation: 2930e6b6b59SJacob Faibussowitsch .vb 2940e6b6b59SJacob Faibussowitsch time -> 2950e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2960e6b6b59SJacob Faibussowitsch -> dctx - |= CALL =| -\- dctx --> 2970e6b6b59SJacob Faibussowitsch \- ptr -> 2980e6b6b59SJacob Faibussowitsch .ve 2990e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3000e6b6b59SJacob Faibussowitsch Level: intermediate 3010e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3020e6b6b59SJacob Faibussowitsch .N ASYNC_API 3030e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3046797ed33SJacob Faibussowitsch .seealso: `PetscDeviceMalloc()`, `PetscDeviceFree()`, `PetscDeviceDeallocate_Private()`, 3056797ed33SJacob Faibussowitsch `PetscDeviceArrayCopy()`, `PetscDeviceArrayZero()`, `PetscMemType` 3066797ed33SJacob Faibussowitsch */ 307d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode PetscDeviceAllocate_Private(PetscDeviceContext dctx, PetscBool clear, PetscMemType mtype, std::size_t n, std::size_t alignment, void **PETSC_RESTRICT ptr) 308d71ae5a4SJacob Faibussowitsch { 3090e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscObjectId id = 0; 3100e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3110e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 3126797ed33SJacob Faibussowitsch if (PetscDefined(USE_DEBUG)) { 3136797ed33SJacob Faibussowitsch const auto is_power_of_2 = [](std::size_t num) { return (num & (num - 1)) == 0; }; 3146797ed33SJacob Faibussowitsch 3156797ed33SJacob Faibussowitsch PetscCheck(alignment != 0, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_ARG_OUTOFRANGE, "Requested alignment %zu cannot be 0", alignment); 3166797ed33SJacob Faibussowitsch PetscCheck(is_power_of_2(alignment), PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_ARG_OUTOFRANGE, "Requested alignment %zu must be a power of 2", alignment); 3176797ed33SJacob Faibussowitsch } 3186797ed33SJacob Faibussowitsch PetscValidPointer(ptr, 6); 3190e6b6b59SJacob Faibussowitsch *ptr = nullptr; 3200e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (PetscUnlikely(!n)) PetscFunctionReturn(0); 3210e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(memory_map.register_finalize()); 3220e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextGetOptionalNullContext_Internal(&dctx)); 3230e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3240e6b6b59SJacob Faibussowitsch // get our pointer here 3250e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (dctx->ops->memalloc) { 3266797ed33SJacob Faibussowitsch PetscUseTypeMethod(dctx, memalloc, clear, mtype, n, alignment, ptr); 3270e6b6b59SJacob Faibussowitsch } else { 3280e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceCheckCapable_Private(dctx, PetscMemTypeHost(mtype), "allocating")); 3290e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscMallocA(1, clear, __LINE__, PETSC_FUNCTION_NAME, __FILE__, n, ptr)); 3300e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 3310e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceRegisterMemory_Private(*ptr, mtype, n, &id)); 3320e6b6b59SJacob Faibussowitsch // Note this is a "write" so that the next dctx to try and read from the pointer has to wait 3330e6b6b59SJacob Faibussowitsch // for the allocation to be ready 3340e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextMarkIntentFromID(dctx, id, PETSC_MEMORY_ACCESS_WRITE, "memory allocation")); 3350e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(0); 3360e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 3370e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3386797ed33SJacob Faibussowitsch /* 3396797ed33SJacob Faibussowitsch PetscDeviceDeallocate_Private - Free device-aware memory 3400e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3410e6b6b59SJacob Faibussowitsch Not Collective, Asynchronous, Auto-dependency aware 3420e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3430e6b6b59SJacob Faibussowitsch Input Parameters: 3440e6b6b59SJacob Faibussowitsch + dctx - The `PetscDeviceContext` used to free the memory 3450e6b6b59SJacob Faibussowitsch - ptr - The pointer to free 3460e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3470e6b6b59SJacob Faibussowitsch Notes: 3480e6b6b59SJacob Faibussowitsch `ptr` must have been allocated using any of `PetscDeviceMalloc()`, `PetscDeviceCalloc()` or 3496797ed33SJacob Faibussowitsch `PetscDeviceAllocate_Private()`, or registered with the system via `PetscDeviceRegisterMemory()`. 3500e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3510e6b6b59SJacob Faibussowitsch The user should prefer `PetscDeviceFree()` over this routine as it automatically sets `ptr` 3520e6b6b59SJacob Faibussowitsch to `PETSC_NULLPTR` on successful deallocation. 3530e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3540e6b6b59SJacob Faibussowitsch `ptr` may be `NULL`. 3550e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3566797ed33SJacob Faibussowitsch This routine falls back to using `PetscFree()` if PETSc was not configured with device 3576797ed33SJacob Faibussowitsch support. The user should note that `PetscFree()` frees only host memory. 3586797ed33SJacob Faibussowitsch 3590e6b6b59SJacob Faibussowitsch DAG representation: 3600e6b6b59SJacob Faibussowitsch .vb 3610e6b6b59SJacob Faibussowitsch time -> 3620e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3630e6b6b59SJacob Faibussowitsch -> dctx -/- |= CALL =| - dctx -> 3640e6b6b59SJacob Faibussowitsch -> ptr -/ 3650e6b6b59SJacob Faibussowitsch .ve 3660e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3670e6b6b59SJacob Faibussowitsch Level: intermediate 3680e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3690e6b6b59SJacob Faibussowitsch .N ASYNC_API 3700e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3716797ed33SJacob Faibussowitsch .seealso: `PetscDeviceFree()`, `PetscDeviceAllocate_Private()` 3726797ed33SJacob Faibussowitsch */ 373d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode PetscDeviceDeallocate_Private(PetscDeviceContext dctx, void *PETSC_RESTRICT ptr) 374d71ae5a4SJacob Faibussowitsch { 3750e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 3760e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (ptr) { 3770e6b6b59SJacob Faibussowitsch auto &map = memory_map.map; 3780e6b6b59SJacob Faibussowitsch const auto found_it = map.find(const_cast<MemoryMap::map_type::key_type>(ptr)); 3790e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3800e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (PetscUnlikelyDebug(found_it == map.end())) { 3810e6b6b59SJacob Faibussowitsch // OK this is a bad pointer, now determine why 3820e6b6b59SJacob Faibussowitsch const auto it = memory_map.search_for(ptr); 3830e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3840e6b6b59SJacob Faibussowitsch // if it is map.cend() then no allocation owns it, meaning it was not allocated by us! 3856797ed33SJacob Faibussowitsch PetscCheck(it != map.cend(), PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_ARG_WRONG, "Pointer %p was not allocated via PetscDeviceAllocate_Private()", ptr); 3860e6b6b59SJacob Faibussowitsch // if we are here then we did allocate it but the user has tried to do something along 3870e6b6b59SJacob Faibussowitsch // the lines of: 3880e6b6b59SJacob Faibussowitsch // 3890e6b6b59SJacob Faibussowitsch // allocate(&ptr, size); 3900e6b6b59SJacob Faibussowitsch // deallocate(ptr+5); 3910e6b6b59SJacob Faibussowitsch // 3920e6b6b59SJacob 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(it->second.mtype), it->second.id, 3930e6b6b59SJacob Faibussowitsch it->second.size); 3940e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 3950e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3966797ed33SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextGetOptionalNullContext_Internal(&dctx)); 3970e6b6b59SJacob Faibussowitsch // mark intent BEFORE we free, note we mark as write so that we are made to wait on any 3980e6b6b59SJacob Faibussowitsch // outstanding reads (don't want to kill the pointer before they are done) 3990e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextMarkIntentFromID(dctx, found_it->second.id, PETSC_MEMORY_ACCESS_WRITE, "memory deallocation")); 4000e6b6b59SJacob Faibussowitsch // do free 4010e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (dctx->ops->memfree) { 4020e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscUseTypeMethod(dctx, memfree, found_it->second.mtype, (void **)&ptr); 4030e6b6b59SJacob Faibussowitsch } else { 4040e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceCheckCapable_Private(dctx, PetscMemTypeHost(found_it->second.mtype), "freeing")); 4050e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 4060e6b6b59SJacob Faibussowitsch // if ptr still exists, then the device context could not handle it 4070e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (ptr) PetscCall(PetscFree(ptr)); 4080e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCallCXX(map.erase(found_it)); 4090e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 4100e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(0); 4110e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 4120e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4130e6b6b59SJacob Faibussowitsch /*@C 4140e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscDeviceMemcpy - Copy memory in a device-aware manner 4150e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4160e6b6b59SJacob Faibussowitsch Not Collective, Asynchronous, Auto-dependency aware 4170e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4180e6b6b59SJacob Faibussowitsch Input Parameters: 4190e6b6b59SJacob Faibussowitsch + dctx - The `PetscDeviceContext` used to copy the memory 4200e6b6b59SJacob Faibussowitsch . dest - The pointer to copy to 4210e6b6b59SJacob Faibussowitsch . src - The pointer to copy from 4220e6b6b59SJacob Faibussowitsch - n - The amount (in bytes) to copy 4230e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4240e6b6b59SJacob Faibussowitsch Notes: 4256797ed33SJacob Faibussowitsch Both `dest` and `src` must have been allocated by `PetscDeviceMalloc()` or 4266797ed33SJacob Faibussowitsch `PetscDeviceCalloc()`. 4270e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4280e6b6b59SJacob Faibussowitsch `src` and `dest` cannot overlap. 4290e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4300e6b6b59SJacob Faibussowitsch If both `src` and `dest` are on the host this routine is fully synchronous. 4310e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4320e6b6b59SJacob Faibussowitsch The user should prefer `PetscDeviceArrayCopy()` over this routine as it automatically 4330e6b6b59SJacob Faibussowitsch computes the number of bytes to copy from the size of the pointer types. 4340e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4350e6b6b59SJacob Faibussowitsch DAG representation: 4360e6b6b59SJacob Faibussowitsch .vb 4370e6b6b59SJacob Faibussowitsch time -> 4380e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4390e6b6b59SJacob Faibussowitsch -> dctx - |= CALL =| - dctx -> 4400e6b6b59SJacob Faibussowitsch -> dest ---------------------> 4410e6b6b59SJacob Faibussowitsch -> src ----------------------> 4420e6b6b59SJacob Faibussowitsch .ve 4430e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4440e6b6b59SJacob Faibussowitsch Level: intermediate 4450e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4460e6b6b59SJacob Faibussowitsch .N ASYNC_API 4470e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4486797ed33SJacob Faibussowitsch .seealso: `PetscDeviceArrayCopy()`, `PetscDeviceMalloc()`, `PetscDeviceCalloc()`, 4496797ed33SJacob Faibussowitsch `PetscDeviceFree()` 4500e6b6b59SJacob Faibussowitsch @*/ 451d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode PetscDeviceMemcpy(PetscDeviceContext dctx, void *PETSC_RESTRICT dest, const void *PETSC_RESTRICT src, std::size_t n) 452d71ae5a4SJacob Faibussowitsch { 4530e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 4540e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (!n) PetscFunctionReturn(0); 4550e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCheck(dest, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_POINTER, "Trying to copy to a NULL pointer"); 4560e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCheck(src, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_POINTER, "Trying to copy from a NULL pointer"); 4570e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (dest == src) PetscFunctionReturn(0); 4580e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextGetOptionalNullContext_Internal(&dctx)); 4590e6b6b59SJacob Faibussowitsch { 4606797ed33SJacob Faibussowitsch const auto dest_it = memory_map.search_for(dest, true); 4616797ed33SJacob Faibussowitsch const auto src_it = memory_map.search_for(src, true); 4626797ed33SJacob Faibussowitsch const auto mode = PetscMemTypeToDeviceCopyMode(dest_it->second.mtype, src_it->second.mtype); 4630e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4640e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextMarkIntentFromID(dctx, src_it->second.id, PETSC_MEMORY_ACCESS_READ, "memory copy (src)")); 4650e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextMarkIntentFromID(dctx, dest_it->second.id, PETSC_MEMORY_ACCESS_WRITE, "memory copy (dest)")); 4660e6b6b59SJacob Faibussowitsch // perform the copy 4670e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (dctx->ops->memcopy) { 4680e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscUseTypeMethod(dctx, memcopy, dest, src, n, mode); 4696797ed33SJacob Faibussowitsch if (mode == PETSC_DEVICE_COPY_HTOD) { 4706797ed33SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscLogCpuToGpu(n)); 4716797ed33SJacob Faibussowitsch } else if (mode == PETSC_DEVICE_COPY_DTOH) { 4726797ed33SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscLogGpuToCpu(n)); 4736797ed33SJacob Faibussowitsch } 4740e6b6b59SJacob Faibussowitsch } else { 4750e6b6b59SJacob Faibussowitsch // REVIEW ME: we might potentially need to sync here if the memory is device-allocated 4760e6b6b59SJacob Faibussowitsch // (pinned) but being copied by a host dctx 4770e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceCheckCapable_Private(dctx, mode == PETSC_DEVICE_COPY_HTOH, "copying")); 4780e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscMemcpy(dest, src, n)); 4790e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 4800e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 4810e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(0); 4820e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 4830e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4840e6b6b59SJacob Faibussowitsch /*@C 4850e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscDeviceMemset - Memset device-aware memory 4860e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4870e6b6b59SJacob Faibussowitsch Not Collective, Asynchronous, Auto-dependency aware 4880e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4890e6b6b59SJacob Faibussowitsch Input Parameters: 4900e6b6b59SJacob Faibussowitsch + dctx - The `PetscDeviceContext` used to memset the memory 4910e6b6b59SJacob Faibussowitsch . ptr - The pointer to the memory 4920e6b6b59SJacob Faibussowitsch . v - The value to set 4930e6b6b59SJacob Faibussowitsch - n - The amount (in bytes) to set 4940e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4950e6b6b59SJacob Faibussowitsch Notes: 4966797ed33SJacob Faibussowitsch `ptr` must have been allocated by `PetscDeviceMalloc()` or `PetscDeviceCalloc()`. 4970e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4980e6b6b59SJacob Faibussowitsch The user should prefer `PetscDeviceArrayZero()` over this routine as it automatically 4990e6b6b59SJacob Faibussowitsch computes the number of bytes to copy from the size of the pointer types, though they should 5000e6b6b59SJacob Faibussowitsch note that it only zeros memory. 5010e6b6b59SJacob Faibussowitsch 5020e6b6b59SJacob Faibussowitsch This routine is analogous to `memset()`. That is, this routine copies the value 5030e6b6b59SJacob Faibussowitsch `static_cast<unsigned char>(v)` into each of the first count characters of the object pointed 5040e6b6b59SJacob Faibussowitsch to by `dest`. 5050e6b6b59SJacob Faibussowitsch 5060e6b6b59SJacob Faibussowitsch If `dest` is on device, this routine is asynchronous. 5070e6b6b59SJacob Faibussowitsch 5080e6b6b59SJacob Faibussowitsch DAG representation: 5090e6b6b59SJacob Faibussowitsch .vb 5100e6b6b59SJacob Faibussowitsch time -> 5110e6b6b59SJacob Faibussowitsch 5120e6b6b59SJacob Faibussowitsch -> dctx - |= CALL =| - dctx -> 5130e6b6b59SJacob Faibussowitsch -> dest ---------------------> 5140e6b6b59SJacob Faibussowitsch .ve 5150e6b6b59SJacob Faibussowitsch 5160e6b6b59SJacob Faibussowitsch Level: intermediate 5170e6b6b59SJacob Faibussowitsch 5180e6b6b59SJacob Faibussowitsch .N ASYNC_API 5190e6b6b59SJacob Faibussowitsch 5206797ed33SJacob Faibussowitsch .seealso: `PetscDeviceArrayZero()`, `PetscDeviceMalloc()`, `PetscDeviceCalloc()`, 5216797ed33SJacob Faibussowitsch `PetscDeviceFree()` 5220e6b6b59SJacob Faibussowitsch @*/ 523d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode PetscDeviceMemset(PetscDeviceContext dctx, void *ptr, PetscInt v, std::size_t n) 524d71ae5a4SJacob Faibussowitsch { 5250e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 5260e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (PetscUnlikely(!n)) PetscFunctionReturn(0); 5270e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCheck(ptr, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_POINTER, "Trying to memset a NULL pointer"); 5280e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextGetOptionalNullContext_Internal(&dctx)); 5290e6b6b59SJacob Faibussowitsch { 5306797ed33SJacob Faibussowitsch const auto ptr_it = memory_map.search_for(ptr, true); 5316797ed33SJacob Faibussowitsch const auto mtype = ptr_it->second.mtype; 5320e6b6b59SJacob Faibussowitsch 5330e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextMarkIntentFromID(dctx, ptr_it->second.id, PETSC_MEMORY_ACCESS_WRITE, "memory set")); 5340e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (dctx->ops->memset) { 5356797ed33SJacob Faibussowitsch PetscUseTypeMethod(dctx, memset, mtype, ptr, v, n); 5360e6b6b59SJacob Faibussowitsch } else { 5370e6b6b59SJacob Faibussowitsch // REVIEW ME: we might potentially need to sync here if the memory is device-allocated 5380e6b6b59SJacob Faibussowitsch // (pinned) but being memset by a host dctx 5396797ed33SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceCheckCapable_Private(dctx, PetscMemTypeHost(mtype), "memsetting")); 5400e6b6b59SJacob Faibussowitsch std::memset(ptr, static_cast<int>(v), n); 5410e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 5420e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 5430e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(0); 5440e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 545