10e6b6b59SJacob Faibussowitsch #include <petsc/private/deviceimpl.h> /*I <petscdevice.h> I*/ 20e6b6b59SJacob Faibussowitsch 30e6b6b59SJacob Faibussowitsch #include <petsc/private/cpp/register_finalize.hpp> 4*6797ed33SJacob 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 170e6b6b59SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 180e6b6b59SJacob Faibussowitsch // MemoryMap 190e6b6b59SJacob Faibussowitsch // 20*6797ed33SJacob Faibussowitsch // Since the pointers allocated via PetscDeviceAllocate_Private() may be device pointers we 21*6797ed33SJacob Faibussowitsch // cannot just store meta-data within the pointer itself (as we can't dereference them). So 22*6797ed33SJacob Faibussowitsch // instead we need to keep an extra map to keep track of them 230e6b6b59SJacob Faibussowitsch // 24*6797ed33SJacob Faibussowitsch // Each entry maps pointer -> { 25*6797ed33SJacob Faibussowitsch // PetscMemType - The memtype of the pointer 26*6797ed33SJacob Faibussowitsch // PetscObjectId - A unique ID assigned at allocation or registratrion so auto-dep can 27*6797ed33SJacob Faibussowitsch // identify the pointer 28*6797ed33SJacob Faibussowitsch // size - The size (in bytes) of the allocation 29*6797ed33SJacob Faibussowitsch // } 300e6b6b59SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 310e6b6b59SJacob Faibussowitsch 320e6b6b59SJacob Faibussowitsch // GCC implementation for std::hash<T*>. LLVM's libc++ is almost 2x slower because they do all 330e6b6b59SJacob Faibussowitsch // kinds of complicated murmur hashing, so we make sure to enforce GCC's version. 340e6b6b59SJacob Faibussowitsch struct PointerHash { 35*6797ed33SJacob Faibussowitsch template <typename T> 36*6797ed33SJacob Faibussowitsch PETSC_NODISCARD std::size_t operator()(const T *ptr) const noexcept { 37*6797ed33SJacob Faibussowitsch return reinterpret_cast<std::size_t>(ptr); 38*6797ed33SJacob Faibussowitsch } 390e6b6b59SJacob Faibussowitsch }; 400e6b6b59SJacob Faibussowitsch 410e6b6b59SJacob Faibussowitsch class MemoryMap : public Petsc::RegisterFinalizeable<MemoryMap> { 420e6b6b59SJacob Faibussowitsch public: 430e6b6b59SJacob Faibussowitsch struct PointerAttributes { 440e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscMemType mtype{}; // memtype of allocation 450e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscObjectId id{}; // id of allocation 460e6b6b59SJacob Faibussowitsch std::size_t size{}; // size of allocation (bytes) 470e6b6b59SJacob Faibussowitsch 480e6b6b59SJacob Faibussowitsch // even though this is a POD and can be aggregate initialized, the STL uses () constructors 490e6b6b59SJacob Faibussowitsch // in unordered_map and so we need to provide a trivial contructor... 500e6b6b59SJacob Faibussowitsch constexpr PointerAttributes(PetscMemType, PetscObjectId, std::size_t) noexcept; 510e6b6b59SJacob Faibussowitsch constexpr PointerAttributes() noexcept = default; 520e6b6b59SJacob Faibussowitsch constexpr PointerAttributes(const PointerAttributes &) noexcept = default; 530e6b6b59SJacob Faibussowitsch PETSC_CONSTEXPR_14 PointerAttributes &operator=(const PointerAttributes &) noexcept = default; 540e6b6b59SJacob Faibussowitsch constexpr PointerAttributes(PointerAttributes &&) noexcept = default; 550e6b6b59SJacob Faibussowitsch PETSC_CONSTEXPR_14 PointerAttributes &operator=(PointerAttributes &&) noexcept = default; 560e6b6b59SJacob Faibussowitsch 570e6b6b59SJacob Faibussowitsch bool operator==(const PointerAttributes &) const noexcept; 580e6b6b59SJacob Faibussowitsch 590e6b6b59SJacob Faibussowitsch PETSC_NODISCARD bool contains(const void *, const void *) const noexcept; 600e6b6b59SJacob Faibussowitsch }; 610e6b6b59SJacob Faibussowitsch 620e6b6b59SJacob Faibussowitsch using map_type = std::unordered_map<void *, PointerAttributes, PointerHash>; 630e6b6b59SJacob Faibussowitsch 640e6b6b59SJacob Faibussowitsch map_type map; 650e6b6b59SJacob Faibussowitsch 660e6b6b59SJacob Faibussowitsch // return the iterator of the allocation containing ptr, or map.cend() if not found 67*6797ed33SJacob Faibussowitsch PETSC_NODISCARD map_type::const_iterator search_for(const void *, bool = false) const noexcept; 680e6b6b59SJacob Faibussowitsch 690e6b6b59SJacob Faibussowitsch private: 700e6b6b59SJacob Faibussowitsch friend class Petsc::RegisterFinalizeable<MemoryMap>; 710e6b6b59SJacob Faibussowitsch PETSC_NODISCARD PetscErrorCode register_finalize_() noexcept; 720e6b6b59SJacob Faibussowitsch PETSC_NODISCARD PetscErrorCode finalize_() noexcept; 730e6b6b59SJacob Faibussowitsch }; 740e6b6b59SJacob Faibussowitsch 750e6b6b59SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 760e6b6b59SJacob Faibussowitsch // PointerAttributes 770e6b6b59SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 780e6b6b59SJacob Faibussowitsch 790e6b6b59SJacob Faibussowitsch constexpr MemoryMap::PointerAttributes::PointerAttributes(PetscMemType mtype_, PetscObjectId id_, std::size_t size_) noexcept : mtype(mtype_), id(id_), size(size_) { } 800e6b6b59SJacob Faibussowitsch 810e6b6b59SJacob Faibussowitsch bool MemoryMap::PointerAttributes::operator==(const PointerAttributes &other) const noexcept { 820e6b6b59SJacob Faibussowitsch return mtype == other.mtype && id == other.id && size == other.size; 830e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 840e6b6b59SJacob Faibussowitsch 850e6b6b59SJacob Faibussowitsch bool MemoryMap::PointerAttributes::contains(const void *ptr_begin, const void *ptr) const noexcept { 860e6b6b59SJacob Faibussowitsch return (ptr >= ptr_begin) && (ptr < (static_cast<const char *>(ptr_begin) + size)); 870e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 880e6b6b59SJacob Faibussowitsch 890e6b6b59SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 90*6797ed33SJacob Faibussowitsch // Memory map - Private API 910e6b6b59SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 920e6b6b59SJacob Faibussowitsch 930e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode MemoryMap::register_finalize_() noexcept { 940e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 950e6b6b59SJacob Faibussowitsch // Preallocate, this does give a modest performance bump since unordered_map is so __dog__ 960e6b6b59SJacob Faibussowitsch // slow if it needs to rehash. Experiments show that users tend not to have more than 5 or 970e6b6b59SJacob Faibussowitsch // so concurrently live pointers lying around. 10 at most. 980e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCallCXX(map.reserve(16)); 990e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(0); 1000e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 1010e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1020e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode MemoryMap::finalize_() noexcept { 1030e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 1040e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscInfo(nullptr, "Finalizing memory map\n")); 1050e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCallCXX(map = map_type{}); 1060e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(0); 1070e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 1080e6b6b59SJacob Faibussowitsch 109*6797ed33SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 110*6797ed33SJacob Faibussowitsch // Memory map - Public API 111*6797ed33SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 112*6797ed33SJacob Faibussowitsch 1130e6b6b59SJacob Faibussowitsch /* 1140e6b6b59SJacob Faibussowitsch MemoryMap::search_for - retrieve an iterator to the key-value pair for a pointer in the map 1150e6b6b59SJacob Faibussowitsch 116*6797ed33SJacob Faibussowitsch Input Parameters: 117*6797ed33SJacob Faibussowitsch + ptr - pointer to search for 118*6797ed33SJacob Faibussowitsch - must_find - true if an error is raised if the pointer is not found (default: false) 1190e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1200e6b6b59SJacob Faibussowitsch Notes: 1210e6b6b59SJacob Faibussowitsch Accounts for sub-regions, i.e. if ptr is contained within another pointers region, it returns 1220e6b6b59SJacob Faibussowitsch the iterator to the super-pointers key-value pair. 1230e6b6b59SJacob Faibussowitsch 124*6797ed33SJacob Faibussowitsch If ptr is not found and must_find is false returns map.end(), otherwise raises an error 1250e6b6b59SJacob Faibussowitsch */ 126*6797ed33SJacob Faibussowitsch MemoryMap::map_type::const_iterator MemoryMap::search_for(const void *ptr, bool must_find) const noexcept { 1270e6b6b59SJacob Faibussowitsch const auto end = map.end(); 128*6797ed33SJacob Faibussowitsch auto it = map.find(const_cast<map_type::key_type>(ptr)); 1290e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1300e6b6b59SJacob Faibussowitsch // ptr was found, and points to an entire block 131*6797ed33SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 132*6797ed33SJacob Faibussowitsch if (it != end) PetscFunctionReturn(it); 1330e6b6b59SJacob Faibussowitsch // wasn't found, but maybe its part of a block. have to search every block for it 1340e6b6b59SJacob Faibussowitsch // clang-format off 135*6797ed33SJacob Faibussowitsch it = std::find_if(map.begin(), end, [ptr](const map_type::const_iterator::value_type &map_it) { 1360e6b6b59SJacob Faibussowitsch return map_it.second.contains(map_it.first, ptr); 1370e6b6b59SJacob Faibussowitsch }); 138*6797ed33SJacob 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); 139*6797ed33SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(it); 1400e6b6b59SJacob Faibussowitsch // clang-format on 1410e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 1420e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1430e6b6b59SJacob Faibussowitsch static MemoryMap memory_map; 1440e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1450e6b6b59SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 1460e6b6b59SJacob Faibussowitsch // Utility functions 1470e6b6b59SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 1480e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1490e6b6b59SJacob Faibussowitsch static PetscErrorCode PetscDeviceCheckCapable_Private(PetscDeviceContext dctx, bool cond, const char descr[]) { 1500e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 1510e6b6b59SJacob 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); 1520e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(0); 1530e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 1540e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1550e6b6b59SJacob Faibussowitsch // A helper utility, since register is called from PetscDeviceRegisterMemory() and 1560e6b6b59SJacob Faibussowitsch // PetscDevicAllocate(). The latter also needs the generated id, so instead of making it search 1570e6b6b59SJacob Faibussowitsch // the map again we just return it here 1580e6b6b59SJacob Faibussowitsch static PetscErrorCode PetscDeviceRegisterMemory_Private(const void *PETSC_RESTRICT ptr, PetscMemType mtype, std::size_t size, PetscObjectId *PETSC_RESTRICT id = nullptr) { 1590e6b6b59SJacob Faibussowitsch auto &map = memory_map.map; 1600e6b6b59SJacob Faibussowitsch const auto it = memory_map.search_for(ptr); 1610e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1620e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 1630e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (it == map.cend()) { 1640e6b6b59SJacob Faibussowitsch // pointer was never registered with the map, insert it and bail 1650e6b6b59SJacob Faibussowitsch const auto newid = PetscObjectNewId_Internal(); 1660e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1670e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (PetscDefined(USE_DEBUG)) { 1680e6b6b59SJacob Faibussowitsch const auto tmp = MemoryMap::PointerAttributes(mtype, newid, size); 1690e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1700e6b6b59SJacob Faibussowitsch for (const auto &entry : map) { 1710e6b6b59SJacob Faibussowitsch // REVIEW ME: maybe this should just be handled... 1720e6b6b59SJacob 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, 1730e6b6b59SJacob Faibussowitsch entry.first, PetscMemTypeToString(entry.second.mtype), entry.second.size); 1740e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 1750e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 1760e6b6b59SJacob Faibussowitsch // clang-format off 1770e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (id) *id = newid; 1780e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCallCXX(map.emplace( 1790e6b6b59SJacob Faibussowitsch std::piecewise_construct, 1800e6b6b59SJacob Faibussowitsch std::forward_as_tuple(const_cast<MemoryMap::map_type::key_type>(ptr)), 1810e6b6b59SJacob Faibussowitsch std::forward_as_tuple(mtype, newid, size) 1820e6b6b59SJacob Faibussowitsch )); 1830e6b6b59SJacob Faibussowitsch // clang-format on 1840e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(0); 1850e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 1860e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (PetscDefined(USE_DEBUG)) { 1870e6b6b59SJacob Faibussowitsch const auto &old = it->second; 1880e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1890e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCheck(MemoryMap::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, 1900e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscMemTypeToString(old.mtype), old.size, old.id, PetscMemTypeToString(mtype), size, old.id); 1910e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 1920e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (id) *id = it->second.id; 1930e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(0); 1940e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 1950e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1960e6b6b59SJacob Faibussowitsch /*@C 1970e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscDeviceRegisterMemory - Register a pointer for use with device-aware memory system 1980e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1990e6b6b59SJacob Faibussowitsch Not Collective 2000e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2010e6b6b59SJacob Faibussowitsch Input Parameters: 2020e6b6b59SJacob Faibussowitsch + ptr - The pointer to register 2030e6b6b59SJacob Faibussowitsch . mtype - The `PetscMemType` of the pointer 2040e6b6b59SJacob Faibussowitsch - size - The size (in bytes) of the memory region 2050e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2060e6b6b59SJacob Faibussowitsch Notes: 2070e6b6b59SJacob Faibussowitsch `ptr` need not point to the beginning of the memory range, however the user should register 2080e6b6b59SJacob Faibussowitsch the 2090e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2100e6b6b59SJacob Faibussowitsch It's OK to re-register the same `ptr` repeatedly (subsequent registrations do nothing) 2110e6b6b59SJacob Faibussowitsch however the given `mtype` and `size` must match the original registration. 2120e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2130e6b6b59SJacob Faibussowitsch `size` may be 0 (in which case this routine does nothing). 2140e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2150e6b6b59SJacob Faibussowitsch Level: intermediate 2160e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2170e6b6b59SJacob Faibussowitsch .seealso: `PetscDeviceMalloc()`, `PetscDeviceArrayCopy()`, `PetscDeviceFree()`, 2180e6b6b59SJacob Faibussowitsch `PetscDeviceArrayZero()` 2190e6b6b59SJacob Faibussowitsch @*/ 2200e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode PetscDeviceRegisterMemory(const void *PETSC_RESTRICT ptr, PetscMemType mtype, std::size_t size) { 2210e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 2220e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (PetscMemTypeHost(mtype)) PetscValidPointer(ptr, 1); 2230e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (PetscUnlikely(!size)) PetscFunctionReturn(0); // there is no point registering empty range 2240e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceRegisterMemory_Private(ptr, mtype, size)); 2250e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(0); 2260e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 2270e6b6b59SJacob Faibussowitsch 228*6797ed33SJacob Faibussowitsch /* 229*6797ed33SJacob Faibussowitsch PetscDeviceAllocate_Private - Allocate device-aware memory 2300e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2310e6b6b59SJacob Faibussowitsch Not Collective, Asynchronous, Auto-dependency aware 2320e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2330e6b6b59SJacob Faibussowitsch Input Parameters: 2340e6b6b59SJacob Faibussowitsch + dctx - The `PetscDeviceContext` used to allocate the memory 2350e6b6b59SJacob Faibussowitsch . clear - Whether or not the memory should be zeroed 2360e6b6b59SJacob Faibussowitsch . mtype - The type of memory to allocate 237*6797ed33SJacob Faibussowitsch . n - The amount (in bytes) to allocate 238*6797ed33SJacob Faibussowitsch - alignment - The alignment requirement (in bytes) of the allocated pointer 2390e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2400e6b6b59SJacob Faibussowitsch Output Parameter: 2410e6b6b59SJacob Faibussowitsch . ptr - The pointer to store the result in 2420e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2430e6b6b59SJacob Faibussowitsch Notes: 2440e6b6b59SJacob Faibussowitsch The user should prefer `PetscDeviceMalloc()` over this routine as it automatically computes 245*6797ed33SJacob Faibussowitsch the size of the allocation and alignment based on the size of the datatype. 2460e6b6b59SJacob Faibussowitsch 247*6797ed33SJacob Faibussowitsch If the user is unsure about `alignment` -- or unable to compute it -- passing 248*6797ed33SJacob Faibussowitsch `PETSC_MEMALIGN` will always work, though the user should beware that this may be quite 249*6797ed33SJacob Faibussowitsch wasteful for very small allocations. 250*6797ed33SJacob Faibussowitsch 251*6797ed33SJacob Faibussowitsch Memory allocated with this function must be freed with `PetscDeviceFree()` (or 252*6797ed33SJacob Faibussowitsch `PetscDeviceDeallocate_Private()`). 253*6797ed33SJacob Faibussowitsch 254*6797ed33SJacob Faibussowitsch If `n` is zero, then `ptr` is set to `PETSC_NULLPTR`. 255*6797ed33SJacob Faibussowitsch 256*6797ed33SJacob Faibussowitsch This routine falls back to using `PetscMalloc1()` or `PetscCalloc1()` (depending on the value 257*6797ed33SJacob Faibussowitsch of `clear`) if PETSc was not configured with device support. The user should note that 258*6797ed33SJacob Faibussowitsch `mtype` and `alignment` are ignored in this case, as these routines allocate only host memory 259*6797ed33SJacob Faibussowitsch aligned to `PETSC_MEMALIGN`. 2600e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2610e6b6b59SJacob Faibussowitsch Note result stored `ptr` is immediately valid and the user may freely inspect or manipulate 2620e6b6b59SJacob Faibussowitsch its value on function return, i.e.\: 2630e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2640e6b6b59SJacob Faibussowitsch .vb 2650e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscInt *ptr; 2660e6b6b59SJacob Faibussowitsch 267*6797ed33SJacob Faibussowitsch PetscDeviceAllocate_Private(dctx, PETSC_FALSE, PETSC_MEMTYPE_DEVICE, 20, alignof(PetscInt), (void**)&ptr); 2680e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2690e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscInt *sub_ptr = ptr + 10; // OK, no need to synchronize 2700e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2710e6b6b59SJacob Faibussowitsch ptr[0] = 10; // ERROR, directly accessing contents of ptr is undefined until synchronization 2720e6b6b59SJacob Faibussowitsch .ve 2730e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2740e6b6b59SJacob Faibussowitsch DAG representation: 2750e6b6b59SJacob Faibussowitsch .vb 2760e6b6b59SJacob Faibussowitsch time -> 2770e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2780e6b6b59SJacob Faibussowitsch -> dctx - |= CALL =| -\- dctx --> 2790e6b6b59SJacob Faibussowitsch \- ptr -> 2800e6b6b59SJacob Faibussowitsch .ve 2810e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2820e6b6b59SJacob Faibussowitsch Level: intermediate 2830e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2840e6b6b59SJacob Faibussowitsch .N ASYNC_API 2850e6b6b59SJacob Faibussowitsch 286*6797ed33SJacob Faibussowitsch .seealso: `PetscDeviceMalloc()`, `PetscDeviceFree()`, `PetscDeviceDeallocate_Private()`, 287*6797ed33SJacob Faibussowitsch `PetscDeviceArrayCopy()`, `PetscDeviceArrayZero()`, `PetscMemType` 288*6797ed33SJacob Faibussowitsch */ 289*6797ed33SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode PetscDeviceAllocate_Private(PetscDeviceContext dctx, PetscBool clear, PetscMemType mtype, std::size_t n, std::size_t alignment, void **PETSC_RESTRICT ptr) { 2900e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscObjectId id = 0; 2910e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2920e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 293*6797ed33SJacob Faibussowitsch if (PetscDefined(USE_DEBUG)) { 294*6797ed33SJacob Faibussowitsch const auto is_power_of_2 = [](std::size_t num) { return (num & (num - 1)) == 0; }; 295*6797ed33SJacob Faibussowitsch 296*6797ed33SJacob Faibussowitsch PetscCheck(alignment != 0, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_ARG_OUTOFRANGE, "Requested alignment %zu cannot be 0", alignment); 297*6797ed33SJacob Faibussowitsch PetscCheck(is_power_of_2(alignment), PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_ARG_OUTOFRANGE, "Requested alignment %zu must be a power of 2", alignment); 298*6797ed33SJacob Faibussowitsch } 299*6797ed33SJacob Faibussowitsch PetscValidPointer(ptr, 6); 3000e6b6b59SJacob Faibussowitsch *ptr = nullptr; 3010e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (PetscUnlikely(!n)) PetscFunctionReturn(0); 3020e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(memory_map.register_finalize()); 3030e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextGetOptionalNullContext_Internal(&dctx)); 3040e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3050e6b6b59SJacob Faibussowitsch // get our pointer here 3060e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (dctx->ops->memalloc) { 307*6797ed33SJacob Faibussowitsch PetscUseTypeMethod(dctx, memalloc, clear, mtype, n, alignment, ptr); 3080e6b6b59SJacob Faibussowitsch } else { 3090e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceCheckCapable_Private(dctx, PetscMemTypeHost(mtype), "allocating")); 3100e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscMallocA(1, clear, __LINE__, PETSC_FUNCTION_NAME, __FILE__, n, ptr)); 3110e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 3120e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceRegisterMemory_Private(*ptr, mtype, n, &id)); 3130e6b6b59SJacob Faibussowitsch // Note this is a "write" so that the next dctx to try and read from the pointer has to wait 3140e6b6b59SJacob Faibussowitsch // for the allocation to be ready 3150e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextMarkIntentFromID(dctx, id, PETSC_MEMORY_ACCESS_WRITE, "memory allocation")); 3160e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(0); 3170e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 3180e6b6b59SJacob Faibussowitsch 319*6797ed33SJacob Faibussowitsch /* 320*6797ed33SJacob Faibussowitsch PetscDeviceDeallocate_Private - Free device-aware memory 3210e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3220e6b6b59SJacob Faibussowitsch Not Collective, Asynchronous, Auto-dependency aware 3230e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3240e6b6b59SJacob Faibussowitsch Input Parameters: 3250e6b6b59SJacob Faibussowitsch + dctx - The `PetscDeviceContext` used to free the memory 3260e6b6b59SJacob Faibussowitsch - ptr - The pointer to free 3270e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3280e6b6b59SJacob Faibussowitsch Notes: 3290e6b6b59SJacob Faibussowitsch `ptr` must have been allocated using any of `PetscDeviceMalloc()`, `PetscDeviceCalloc()` or 330*6797ed33SJacob Faibussowitsch `PetscDeviceAllocate_Private()`, or registered with the system via `PetscDeviceRegisterMemory()`. 3310e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3320e6b6b59SJacob Faibussowitsch The user should prefer `PetscDeviceFree()` over this routine as it automatically sets `ptr` 3330e6b6b59SJacob Faibussowitsch to `PETSC_NULLPTR` on successful deallocation. 3340e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3350e6b6b59SJacob Faibussowitsch `ptr` may be `NULL`. 3360e6b6b59SJacob Faibussowitsch 337*6797ed33SJacob Faibussowitsch This routine falls back to using `PetscFree()` if PETSc was not configured with device 338*6797ed33SJacob Faibussowitsch support. The user should note that `PetscFree()` frees only host memory. 339*6797ed33SJacob Faibussowitsch 3400e6b6b59SJacob Faibussowitsch DAG representation: 3410e6b6b59SJacob Faibussowitsch .vb 3420e6b6b59SJacob Faibussowitsch time -> 3430e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3440e6b6b59SJacob Faibussowitsch -> dctx -/- |= CALL =| - dctx -> 3450e6b6b59SJacob Faibussowitsch -> ptr -/ 3460e6b6b59SJacob Faibussowitsch .ve 3470e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3480e6b6b59SJacob Faibussowitsch Level: intermediate 3490e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3500e6b6b59SJacob Faibussowitsch .N ASYNC_API 3510e6b6b59SJacob Faibussowitsch 352*6797ed33SJacob Faibussowitsch .seealso: `PetscDeviceFree()`, `PetscDeviceAllocate_Private()` 353*6797ed33SJacob Faibussowitsch */ 354*6797ed33SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode PetscDeviceDeallocate_Private(PetscDeviceContext dctx, void *PETSC_RESTRICT ptr) { 3550e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 3560e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (ptr) { 3570e6b6b59SJacob Faibussowitsch auto &map = memory_map.map; 3580e6b6b59SJacob Faibussowitsch const auto found_it = map.find(const_cast<MemoryMap::map_type::key_type>(ptr)); 3590e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3600e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (PetscUnlikelyDebug(found_it == map.end())) { 3610e6b6b59SJacob Faibussowitsch // OK this is a bad pointer, now determine why 3620e6b6b59SJacob Faibussowitsch const auto it = memory_map.search_for(ptr); 3630e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3640e6b6b59SJacob Faibussowitsch // if it is map.cend() then no allocation owns it, meaning it was not allocated by us! 365*6797ed33SJacob Faibussowitsch PetscCheck(it != map.cend(), PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_ARG_WRONG, "Pointer %p was not allocated via PetscDeviceAllocate_Private()", ptr); 3660e6b6b59SJacob Faibussowitsch // if we are here then we did allocate it but the user has tried to do something along 3670e6b6b59SJacob Faibussowitsch // the lines of: 3680e6b6b59SJacob Faibussowitsch // 3690e6b6b59SJacob Faibussowitsch // allocate(&ptr, size); 3700e6b6b59SJacob Faibussowitsch // deallocate(ptr+5); 3710e6b6b59SJacob Faibussowitsch // 3720e6b6b59SJacob 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, 3730e6b6b59SJacob Faibussowitsch it->second.size); 3740e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 3750e6b6b59SJacob Faibussowitsch 376*6797ed33SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextGetOptionalNullContext_Internal(&dctx)); 3770e6b6b59SJacob Faibussowitsch // mark intent BEFORE we free, note we mark as write so that we are made to wait on any 3780e6b6b59SJacob Faibussowitsch // outstanding reads (don't want to kill the pointer before they are done) 3790e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextMarkIntentFromID(dctx, found_it->second.id, PETSC_MEMORY_ACCESS_WRITE, "memory deallocation")); 3800e6b6b59SJacob Faibussowitsch // do free 3810e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (dctx->ops->memfree) { 3820e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscUseTypeMethod(dctx, memfree, found_it->second.mtype, (void **)&ptr); 3830e6b6b59SJacob Faibussowitsch } else { 3840e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceCheckCapable_Private(dctx, PetscMemTypeHost(found_it->second.mtype), "freeing")); 3850e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 3860e6b6b59SJacob Faibussowitsch // if ptr still exists, then the device context could not handle it 3870e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (ptr) PetscCall(PetscFree(ptr)); 3880e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCallCXX(map.erase(found_it)); 3890e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 3900e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(0); 3910e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 3920e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3930e6b6b59SJacob Faibussowitsch /*@C 3940e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscDeviceMemcpy - Copy memory in a device-aware manner 3950e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3960e6b6b59SJacob Faibussowitsch Not Collective, Asynchronous, Auto-dependency aware 3970e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3980e6b6b59SJacob Faibussowitsch Input Parameters: 3990e6b6b59SJacob Faibussowitsch + dctx - The `PetscDeviceContext` used to copy the memory 4000e6b6b59SJacob Faibussowitsch . dest - The pointer to copy to 4010e6b6b59SJacob Faibussowitsch . src - The pointer to copy from 4020e6b6b59SJacob Faibussowitsch - n - The amount (in bytes) to copy 4030e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4040e6b6b59SJacob Faibussowitsch Notes: 405*6797ed33SJacob Faibussowitsch Both `dest` and `src` must have been allocated by `PetscDeviceMalloc()` or 406*6797ed33SJacob Faibussowitsch `PetscDeviceCalloc()`. 4070e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4080e6b6b59SJacob Faibussowitsch `src` and `dest` cannot overlap. 4090e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4100e6b6b59SJacob Faibussowitsch If both `src` and `dest` are on the host this routine is fully synchronous. 4110e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4120e6b6b59SJacob Faibussowitsch The user should prefer `PetscDeviceArrayCopy()` over this routine as it automatically 4130e6b6b59SJacob Faibussowitsch computes the number of bytes to copy from the size of the pointer types. 4140e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4150e6b6b59SJacob Faibussowitsch DAG representation: 4160e6b6b59SJacob Faibussowitsch .vb 4170e6b6b59SJacob Faibussowitsch time -> 4180e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4190e6b6b59SJacob Faibussowitsch -> dctx - |= CALL =| - dctx -> 4200e6b6b59SJacob Faibussowitsch -> dest ---------------------> 4210e6b6b59SJacob Faibussowitsch -> src ----------------------> 4220e6b6b59SJacob Faibussowitsch .ve 4230e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4240e6b6b59SJacob Faibussowitsch Level: intermediate 4250e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4260e6b6b59SJacob Faibussowitsch .N ASYNC_API 4270e6b6b59SJacob Faibussowitsch 428*6797ed33SJacob Faibussowitsch .seealso: `PetscDeviceArrayCopy()`, `PetscDeviceMalloc()`, `PetscDeviceCalloc()`, 429*6797ed33SJacob Faibussowitsch `PetscDeviceFree()` 4300e6b6b59SJacob Faibussowitsch @*/ 4310e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode PetscDeviceMemcpy(PetscDeviceContext dctx, void *PETSC_RESTRICT dest, const void *PETSC_RESTRICT src, std::size_t n) { 4320e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 4330e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (!n) PetscFunctionReturn(0); 4340e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCheck(dest, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_POINTER, "Trying to copy to a NULL pointer"); 4350e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCheck(src, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_POINTER, "Trying to copy from a NULL pointer"); 4360e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (dest == src) PetscFunctionReturn(0); 4370e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextGetOptionalNullContext_Internal(&dctx)); 4380e6b6b59SJacob Faibussowitsch { 439*6797ed33SJacob Faibussowitsch const auto dest_it = memory_map.search_for(dest, true); 440*6797ed33SJacob Faibussowitsch const auto src_it = memory_map.search_for(src, true); 441*6797ed33SJacob Faibussowitsch const auto mode = PetscMemTypeToDeviceCopyMode(dest_it->second.mtype, src_it->second.mtype); 4420e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4430e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextMarkIntentFromID(dctx, src_it->second.id, PETSC_MEMORY_ACCESS_READ, "memory copy (src)")); 4440e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextMarkIntentFromID(dctx, dest_it->second.id, PETSC_MEMORY_ACCESS_WRITE, "memory copy (dest)")); 4450e6b6b59SJacob Faibussowitsch // perform the copy 4460e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (dctx->ops->memcopy) { 4470e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscUseTypeMethod(dctx, memcopy, dest, src, n, mode); 448*6797ed33SJacob Faibussowitsch if (mode == PETSC_DEVICE_COPY_HTOD) { 449*6797ed33SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscLogCpuToGpu(n)); 450*6797ed33SJacob Faibussowitsch } else if (mode == PETSC_DEVICE_COPY_DTOH) { 451*6797ed33SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscLogGpuToCpu(n)); 452*6797ed33SJacob Faibussowitsch } 4530e6b6b59SJacob Faibussowitsch } else { 4540e6b6b59SJacob Faibussowitsch // REVIEW ME: we might potentially need to sync here if the memory is device-allocated 4550e6b6b59SJacob Faibussowitsch // (pinned) but being copied by a host dctx 4560e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceCheckCapable_Private(dctx, mode == PETSC_DEVICE_COPY_HTOH, "copying")); 4570e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscMemcpy(dest, src, n)); 4580e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 4590e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 4600e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(0); 4610e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 4620e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4630e6b6b59SJacob Faibussowitsch /*@C 4640e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscDeviceMemset - Memset device-aware memory 4650e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4660e6b6b59SJacob Faibussowitsch Not Collective, Asynchronous, Auto-dependency aware 4670e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4680e6b6b59SJacob Faibussowitsch Input Parameters: 4690e6b6b59SJacob Faibussowitsch + dctx - The `PetscDeviceContext` used to memset the memory 4700e6b6b59SJacob Faibussowitsch . ptr - The pointer to the memory 4710e6b6b59SJacob Faibussowitsch . v - The value to set 4720e6b6b59SJacob Faibussowitsch - n - The amount (in bytes) to set 4730e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4740e6b6b59SJacob Faibussowitsch Notes: 475*6797ed33SJacob Faibussowitsch `ptr` must have been allocated by `PetscDeviceMalloc()` or `PetscDeviceCalloc()`. 4760e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4770e6b6b59SJacob Faibussowitsch The user should prefer `PetscDeviceArrayZero()` over this routine as it automatically 4780e6b6b59SJacob Faibussowitsch computes the number of bytes to copy from the size of the pointer types, though they should 4790e6b6b59SJacob Faibussowitsch note that it only zeros memory. 4800e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4810e6b6b59SJacob Faibussowitsch This routine is analogous to `memset()`. That is, this routine copies the value 4820e6b6b59SJacob Faibussowitsch `static_cast<unsigned char>(v)` into each of the first count characters of the object pointed 4830e6b6b59SJacob Faibussowitsch to by `dest`. 4840e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4850e6b6b59SJacob Faibussowitsch If `dest` is on device, this routine is asynchronous. 4860e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4870e6b6b59SJacob Faibussowitsch DAG representation: 4880e6b6b59SJacob Faibussowitsch .vb 4890e6b6b59SJacob Faibussowitsch time -> 4900e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4910e6b6b59SJacob Faibussowitsch -> dctx - |= CALL =| - dctx -> 4920e6b6b59SJacob Faibussowitsch -> dest ---------------------> 4930e6b6b59SJacob Faibussowitsch .ve 4940e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4950e6b6b59SJacob Faibussowitsch Level: intermediate 4960e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4970e6b6b59SJacob Faibussowitsch .N ASYNC_API 4980e6b6b59SJacob Faibussowitsch 499*6797ed33SJacob Faibussowitsch .seealso: `PetscDeviceArrayZero()`, `PetscDeviceMalloc()`, `PetscDeviceCalloc()`, 500*6797ed33SJacob Faibussowitsch `PetscDeviceFree()` 5010e6b6b59SJacob Faibussowitsch @*/ 5020e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode PetscDeviceMemset(PetscDeviceContext dctx, void *ptr, PetscInt v, std::size_t n) { 5030e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 5040e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (PetscUnlikely(!n)) PetscFunctionReturn(0); 5050e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCheck(ptr, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_POINTER, "Trying to memset a NULL pointer"); 5060e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextGetOptionalNullContext_Internal(&dctx)); 5070e6b6b59SJacob Faibussowitsch { 508*6797ed33SJacob Faibussowitsch const auto ptr_it = memory_map.search_for(ptr, true); 509*6797ed33SJacob Faibussowitsch const auto mtype = ptr_it->second.mtype; 5100e6b6b59SJacob Faibussowitsch 5110e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextMarkIntentFromID(dctx, ptr_it->second.id, PETSC_MEMORY_ACCESS_WRITE, "memory set")); 5120e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (dctx->ops->memset) { 513*6797ed33SJacob Faibussowitsch PetscUseTypeMethod(dctx, memset, mtype, ptr, v, n); 5140e6b6b59SJacob Faibussowitsch } else { 5150e6b6b59SJacob Faibussowitsch // REVIEW ME: we might potentially need to sync here if the memory is device-allocated 5160e6b6b59SJacob Faibussowitsch // (pinned) but being memset by a host dctx 517*6797ed33SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceCheckCapable_Private(dctx, PetscMemTypeHost(mtype), "memsetting")); 5180e6b6b59SJacob Faibussowitsch std::memset(ptr, static_cast<int>(v), n); 5190e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 5200e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 5210e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(0); 5220e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 523