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 10*3048253cSJacob Faibussowitsch #include <petsc/private/cpp/object_pool.hpp> 11*3048253cSJacob Faibussowitsch 12*3048253cSJacob Faibussowitsch namespace Petsc 13*3048253cSJacob Faibussowitsch { 14*3048253cSJacob Faibussowitsch 15*3048253cSJacob Faibussowitsch namespace memory 16*3048253cSJacob Faibussowitsch { 17*3048253cSJacob Faibussowitsch 18*3048253cSJacob Faibussowitsch typename PoolAllocated::allocator_type PoolAllocated::pool_{}; 19*3048253cSJacob Faibussowitsch 20*3048253cSJacob Faibussowitsch } // namespace memory 21*3048253cSJacob Faibussowitsch 22*3048253cSJacob Faibussowitsch } // namespace Petsc 23*3048253cSJacob Faibussowitsch 240e6b6b59SJacob Faibussowitsch const char *const PetscDeviceCopyModes[] = {"host_to_host", "device_to_host", "host_to_device", "device_to_device", "auto", "PetscDeviceCopyMode", "PETSC_DEVICE_COPY_", nullptr}; 25bd2fcf0cSJacob Faibussowitsch static_assert(Petsc::util::to_underlying(PETSC_DEVICE_COPY_HTOH) == 0, ""); 26bd2fcf0cSJacob Faibussowitsch static_assert(Petsc::util::to_underlying(PETSC_DEVICE_COPY_DTOH) == 1, ""); 27bd2fcf0cSJacob Faibussowitsch static_assert(Petsc::util::to_underlying(PETSC_DEVICE_COPY_HTOD) == 2, ""); 28bd2fcf0cSJacob Faibussowitsch static_assert(Petsc::util::to_underlying(PETSC_DEVICE_COPY_DTOD) == 3, ""); 29bd2fcf0cSJacob Faibussowitsch static_assert(Petsc::util::to_underlying(PETSC_DEVICE_COPY_AUTO) == 4, ""); 300e6b6b59SJacob Faibussowitsch 313398534bSJacob Faibussowitsch // GCC implementation for std::hash<T*>. LLVM's libc++ is almost 2x slower because they do all 323398534bSJacob Faibussowitsch // kinds of complicated murmur hashing, so we make sure to enforce GCC's version. 333398534bSJacob Faibussowitsch struct PointerHash { 343398534bSJacob Faibussowitsch template <typename T> 353398534bSJacob Faibussowitsch PETSC_NODISCARD std::size_t operator()(const T *ptr) const noexcept 363398534bSJacob Faibussowitsch { 373398534bSJacob Faibussowitsch return reinterpret_cast<std::size_t>(ptr); 383398534bSJacob Faibussowitsch } 393398534bSJacob Faibussowitsch }; 403398534bSJacob Faibussowitsch 413398534bSJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 423398534bSJacob Faibussowitsch // PointerAttributes 4381c64944SJacob Faibussowitsch // 4481c64944SJacob Faibussowitsch // A set of attributes for a pointer 453398534bSJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 463398534bSJacob Faibussowitsch 473398534bSJacob Faibussowitsch struct PointerAttributes { 483398534bSJacob Faibussowitsch PetscMemType mtype = PETSC_MEMTYPE_HOST; // memtype of allocation 493398534bSJacob Faibussowitsch PetscObjectId id = 0; // id of allocation 503398534bSJacob Faibussowitsch std::size_t size = 0; // size of allocation (bytes) 513398534bSJacob Faibussowitsch 523398534bSJacob Faibussowitsch // even though this is a POD and can be aggregate initialized, the STL uses () constructors 53da81f932SPierre Jolivet // in unordered_map and so we need to provide a trivial constructor... 540cf3b284SJacob Faibussowitsch constexpr PointerAttributes() = default; 553398534bSJacob Faibussowitsch constexpr PointerAttributes(PetscMemType, PetscObjectId, std::size_t) noexcept; 563398534bSJacob Faibussowitsch 573398534bSJacob Faibussowitsch bool operator==(const PointerAttributes &) const noexcept; 583398534bSJacob Faibussowitsch 593398534bSJacob Faibussowitsch PETSC_NODISCARD bool contains(const void *, const void *) const noexcept; 603398534bSJacob Faibussowitsch }; 613398534bSJacob Faibussowitsch 623398534bSJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 633398534bSJacob Faibussowitsch // PointerAttributes - Public API 643398534bSJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 653398534bSJacob Faibussowitsch 663398534bSJacob Faibussowitsch inline constexpr PointerAttributes::PointerAttributes(PetscMemType mtype_, PetscObjectId id_, std::size_t size_) noexcept : mtype(mtype_), id(id_), size(size_) { } 673398534bSJacob Faibussowitsch 683398534bSJacob Faibussowitsch inline bool PointerAttributes::operator==(const PointerAttributes &other) const noexcept 693398534bSJacob Faibussowitsch { 703398534bSJacob Faibussowitsch return (mtype == other.mtype) && (id == other.id) && (size == other.size); 713398534bSJacob Faibussowitsch } 723398534bSJacob Faibussowitsch 733398534bSJacob Faibussowitsch /* 743398534bSJacob Faibussowitsch PointerAttributes::contains - asks and answers the question, does ptr_begin contain ptr 753398534bSJacob Faibussowitsch 763398534bSJacob Faibussowitsch Input Parameters: 773398534bSJacob Faibussowitsch + ptr_begin - pointer to the start of the range to check 783398534bSJacob Faibussowitsch - ptr - the pointer to query 793398534bSJacob Faibussowitsch 803398534bSJacob Faibussowitsch Notes: 813398534bSJacob Faibussowitsch Returns true if ptr falls within ptr_begins range, false otherwise. 823398534bSJacob Faibussowitsch */ 833398534bSJacob Faibussowitsch inline bool PointerAttributes::contains(const void *ptr_begin, const void *ptr) const noexcept 843398534bSJacob Faibussowitsch { 853398534bSJacob Faibussowitsch return (ptr >= ptr_begin) && (ptr < (static_cast<const char *>(ptr_begin) + size)); 863398534bSJacob Faibussowitsch } 873398534bSJacob Faibussowitsch 880e6b6b59SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 890e6b6b59SJacob Faibussowitsch // MemoryMap 900e6b6b59SJacob Faibussowitsch // 916797ed33SJacob Faibussowitsch // Since the pointers allocated via PetscDeviceAllocate_Private() may be device pointers we 926797ed33SJacob Faibussowitsch // cannot just store meta-data within the pointer itself (as we can't dereference them). So 936797ed33SJacob Faibussowitsch // instead we need to keep an extra map to keep track of them 940e6b6b59SJacob Faibussowitsch // 956797ed33SJacob Faibussowitsch // Each entry maps pointer -> { 966797ed33SJacob Faibussowitsch // PetscMemType - The memtype of the pointer 97146a86ebSJacob Faibussowitsch // PetscObjectId - A unique ID assigned at allocation or registration so auto-dep can 986797ed33SJacob Faibussowitsch // identify the pointer 996797ed33SJacob Faibussowitsch // size - The size (in bytes) of the allocation 1006797ed33SJacob Faibussowitsch // } 1010e6b6b59SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 1020e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1030e6b6b59SJacob Faibussowitsch class MemoryMap : public Petsc::RegisterFinalizeable<MemoryMap> { 1040e6b6b59SJacob Faibussowitsch public: 10581c64944SJacob Faibussowitsch using map_type = Petsc::UnorderedMap<void *, PointerAttributes, PointerHash>; 1060e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1073398534bSJacob Faibussowitsch map_type map{}; 1080e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1096797ed33SJacob Faibussowitsch PETSC_NODISCARD map_type::const_iterator search_for(const void *, bool = false) const noexcept; 1100e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1110e6b6b59SJacob Faibussowitsch private: 1120e6b6b59SJacob Faibussowitsch friend class Petsc::RegisterFinalizeable<MemoryMap>; 113089fb57cSJacob Faibussowitsch PetscErrorCode register_finalize_() noexcept; 114089fb57cSJacob Faibussowitsch PetscErrorCode finalize_() noexcept; 1150e6b6b59SJacob Faibussowitsch }; 1160e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1170e6b6b59SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 1183398534bSJacob Faibussowitsch // MemoryMap - Private API 1190e6b6b59SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 1200e6b6b59SJacob Faibussowitsch 121d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode MemoryMap::register_finalize_() noexcept 122d71ae5a4SJacob Faibussowitsch { 1230e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 1240e6b6b59SJacob Faibussowitsch // Preallocate, this does give a modest performance bump since unordered_map is so __dog__ 1250e6b6b59SJacob Faibussowitsch // slow if it needs to rehash. Experiments show that users tend not to have more than 5 or 1260e6b6b59SJacob Faibussowitsch // so concurrently live pointers lying around. 10 at most. 12781c64944SJacob Faibussowitsch PetscCall(map.reserve(16)); 1283ba16761SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS); 1290e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 1300e6b6b59SJacob Faibussowitsch 131d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode MemoryMap::finalize_() noexcept 132d71ae5a4SJacob Faibussowitsch { 1330e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 1340e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscInfo(nullptr, "Finalizing memory map\n")); 1350e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCallCXX(map = map_type{}); 1363ba16761SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS); 1370e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 1380e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1396797ed33SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 1403398534bSJacob Faibussowitsch // MemoryMap - Public API 1416797ed33SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 1426797ed33SJacob Faibussowitsch 1430e6b6b59SJacob Faibussowitsch /* 1440e6b6b59SJacob Faibussowitsch MemoryMap::search_for - retrieve an iterator to the key-value pair for a pointer in the map 1450e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1466797ed33SJacob Faibussowitsch Input Parameters: 1476797ed33SJacob Faibussowitsch + ptr - pointer to search for 1486797ed33SJacob Faibussowitsch - must_find - true if an error is raised if the pointer is not found (default: false) 1490e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1500e6b6b59SJacob Faibussowitsch Notes: 1510e6b6b59SJacob Faibussowitsch Accounts for sub-regions, i.e. if ptr is contained within another pointers region, it returns 1520e6b6b59SJacob Faibussowitsch the iterator to the super-pointers key-value pair. 1530e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1546797ed33SJacob Faibussowitsch If ptr is not found and must_find is false returns map.end(), otherwise raises an error 1550e6b6b59SJacob Faibussowitsch */ 156d71ae5a4SJacob Faibussowitsch MemoryMap::map_type::const_iterator MemoryMap::search_for(const void *ptr, bool must_find) const noexcept 157d71ae5a4SJacob Faibussowitsch { 15881c64944SJacob Faibussowitsch const auto end_it = map.end(); 1596797ed33SJacob Faibussowitsch auto it = map.find(const_cast<map_type::key_type>(ptr)); 1600e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1610e6b6b59SJacob Faibussowitsch // ptr was found, and points to an entire block 1626797ed33SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 16381c64944SJacob Faibussowitsch if (it != end_it) PetscFunctionReturn(it); 1640e6b6b59SJacob Faibussowitsch // wasn't found, but maybe its part of a block. have to search every block for it 1650e6b6b59SJacob Faibussowitsch // clang-format off 16681c64944SJacob Faibussowitsch it = std::find_if(map.begin(), end_it, [ptr](map_type::const_iterator::reference map_it) { 1670e6b6b59SJacob Faibussowitsch return map_it.second.contains(map_it.first, ptr); 1680e6b6b59SJacob Faibussowitsch }); 1690e6b6b59SJacob Faibussowitsch // clang-format on 17081c64944SJacob 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); 17181c64944SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(it); 1720e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 1730e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1740e6b6b59SJacob Faibussowitsch static MemoryMap memory_map; 1750e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1760e6b6b59SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 1770e6b6b59SJacob Faibussowitsch // Utility functions 1780e6b6b59SJacob Faibussowitsch // ========================================================================================== 1790e6b6b59SJacob Faibussowitsch 180d71ae5a4SJacob Faibussowitsch static PetscErrorCode PetscDeviceCheckCapable_Private(PetscDeviceContext dctx, bool cond, const char descr[]) 181d71ae5a4SJacob Faibussowitsch { 1820e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 1830e6b6b59SJacob 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); 1843ba16761SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS); 1850e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 1860e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1870e6b6b59SJacob Faibussowitsch // A helper utility, since register is called from PetscDeviceRegisterMemory() and 1880e6b6b59SJacob Faibussowitsch // PetscDevicAllocate(). The latter also needs the generated id, so instead of making it search 1890e6b6b59SJacob Faibussowitsch // the map again we just return it here 190d71ae5a4SJacob Faibussowitsch static PetscErrorCode PetscDeviceRegisterMemory_Private(const void *PETSC_RESTRICT ptr, PetscMemType mtype, std::size_t size, PetscObjectId *PETSC_RESTRICT id = nullptr) 191d71ae5a4SJacob Faibussowitsch { 1920e6b6b59SJacob Faibussowitsch auto &map = memory_map.map; 1930e6b6b59SJacob Faibussowitsch const auto it = memory_map.search_for(ptr); 1940e6b6b59SJacob Faibussowitsch 1950e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 1960e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (it == map.cend()) { 1970e6b6b59SJacob Faibussowitsch // pointer was never registered with the map, insert it and bail 1980e6b6b59SJacob Faibussowitsch const auto newid = PetscObjectNewId_Internal(); 1990e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2000e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (PetscDefined(USE_DEBUG)) { 2013398534bSJacob Faibussowitsch const auto tmp = PointerAttributes(mtype, newid, size); 2020e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2030e6b6b59SJacob Faibussowitsch for (const auto &entry : map) { 20481c64944SJacob Faibussowitsch auto &&attr = entry.second; 20581c64944SJacob Faibussowitsch 2060e6b6b59SJacob Faibussowitsch // REVIEW ME: maybe this should just be handled... 2070e6b6b59SJacob 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, 20881c64944SJacob Faibussowitsch entry.first, PetscMemTypeToString(attr.mtype), attr.size); 2090e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 2100e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 2110e6b6b59SJacob Faibussowitsch // clang-format off 2120e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (id) *id = newid; 2130e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCallCXX(map.emplace( 2140e6b6b59SJacob Faibussowitsch std::piecewise_construct, 2150e6b6b59SJacob Faibussowitsch std::forward_as_tuple(const_cast<MemoryMap::map_type::key_type>(ptr)), 2160e6b6b59SJacob Faibussowitsch std::forward_as_tuple(mtype, newid, size) 2170e6b6b59SJacob Faibussowitsch )); 2180e6b6b59SJacob Faibussowitsch // clang-format on 2193ba16761SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS); 2200e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 2210e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (PetscDefined(USE_DEBUG)) { 2220e6b6b59SJacob Faibussowitsch const auto &old = it->second; 2230e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2243398534bSJacob 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, 2250e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscMemTypeToString(old.mtype), old.size, old.id, PetscMemTypeToString(mtype), size, old.id); 2260e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 2270e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (id) *id = it->second.id; 2283ba16761SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS); 2290e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 2300e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2310e6b6b59SJacob Faibussowitsch /*@C 2320e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscDeviceRegisterMemory - Register a pointer for use with device-aware memory system 2330e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2340e6b6b59SJacob Faibussowitsch Not Collective 2350e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2360e6b6b59SJacob Faibussowitsch Input Parameters: 2370e6b6b59SJacob Faibussowitsch + ptr - The pointer to register 2380e6b6b59SJacob Faibussowitsch . mtype - The `PetscMemType` of the pointer 2390e6b6b59SJacob Faibussowitsch - size - The size (in bytes) of the memory region 2400e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2410e6b6b59SJacob Faibussowitsch Notes: 2420e6b6b59SJacob Faibussowitsch `ptr` need not point to the beginning of the memory range, however the user should register 2430e6b6b59SJacob Faibussowitsch the 2440e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2450e6b6b59SJacob Faibussowitsch It's OK to re-register the same `ptr` repeatedly (subsequent registrations do nothing) 2460e6b6b59SJacob Faibussowitsch however the given `mtype` and `size` must match the original registration. 2470e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2480e6b6b59SJacob Faibussowitsch `size` may be 0 (in which case this routine does nothing). 2490e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2500e6b6b59SJacob Faibussowitsch Level: intermediate 2510e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2520e6b6b59SJacob Faibussowitsch .seealso: `PetscDeviceMalloc()`, `PetscDeviceArrayCopy()`, `PetscDeviceFree()`, 2530e6b6b59SJacob Faibussowitsch `PetscDeviceArrayZero()` 2540e6b6b59SJacob Faibussowitsch @*/ 255d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode PetscDeviceRegisterMemory(const void *PETSC_RESTRICT ptr, PetscMemType mtype, std::size_t size) 256d71ae5a4SJacob Faibussowitsch { 2570e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 2584f572ea9SToby Isaac if (PetscMemTypeHost(mtype)) PetscAssertPointer(ptr, 1); 2593ba16761SJacob Faibussowitsch if (PetscUnlikely(!size)) PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS); // there is no point registering empty range 2600e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceRegisterMemory_Private(ptr, mtype, size)); 2613ba16761SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS); 2620e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 2630e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2646797ed33SJacob Faibussowitsch /* 2656797ed33SJacob Faibussowitsch PetscDeviceAllocate_Private - Allocate device-aware memory 2660e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2670e6b6b59SJacob Faibussowitsch Not Collective, Asynchronous, Auto-dependency aware 2680e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2690e6b6b59SJacob Faibussowitsch Input Parameters: 2700e6b6b59SJacob Faibussowitsch + dctx - The `PetscDeviceContext` used to allocate the memory 2710e6b6b59SJacob Faibussowitsch . clear - Whether or not the memory should be zeroed 2720e6b6b59SJacob Faibussowitsch . mtype - The type of memory to allocate 2736797ed33SJacob Faibussowitsch . n - The amount (in bytes) to allocate 2746797ed33SJacob Faibussowitsch - alignment - The alignment requirement (in bytes) of the allocated pointer 2750e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2760e6b6b59SJacob Faibussowitsch Output Parameter: 2770e6b6b59SJacob Faibussowitsch . ptr - The pointer to store the result in 2780e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2790e6b6b59SJacob Faibussowitsch Notes: 2800e6b6b59SJacob Faibussowitsch The user should prefer `PetscDeviceMalloc()` over this routine as it automatically computes 2816797ed33SJacob Faibussowitsch the size of the allocation and alignment based on the size of the datatype. 2820e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2836797ed33SJacob Faibussowitsch If the user is unsure about `alignment` -- or unable to compute it -- passing 2846797ed33SJacob Faibussowitsch `PETSC_MEMALIGN` will always work, though the user should beware that this may be quite 2856797ed33SJacob Faibussowitsch wasteful for very small allocations. 2866797ed33SJacob Faibussowitsch 2876797ed33SJacob Faibussowitsch Memory allocated with this function must be freed with `PetscDeviceFree()` (or 2886797ed33SJacob Faibussowitsch `PetscDeviceDeallocate_Private()`). 2896797ed33SJacob Faibussowitsch 2906797ed33SJacob Faibussowitsch If `n` is zero, then `ptr` is set to `PETSC_NULLPTR`. 2916797ed33SJacob Faibussowitsch 2926797ed33SJacob Faibussowitsch This routine falls back to using `PetscMalloc1()` or `PetscCalloc1()` (depending on the value 2936797ed33SJacob Faibussowitsch of `clear`) if PETSc was not configured with device support. The user should note that 2946797ed33SJacob Faibussowitsch `mtype` and `alignment` are ignored in this case, as these routines allocate only host memory 2956797ed33SJacob Faibussowitsch aligned to `PETSC_MEMALIGN`. 2960e6b6b59SJacob Faibussowitsch 2970e6b6b59SJacob Faibussowitsch Note result stored `ptr` is immediately valid and the user may freely inspect or manipulate 2980e6b6b59SJacob Faibussowitsch its value on function return, i.e.\: 2990e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3000e6b6b59SJacob Faibussowitsch .vb 3010e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscInt *ptr; 3020e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3036797ed33SJacob Faibussowitsch PetscDeviceAllocate_Private(dctx, PETSC_FALSE, PETSC_MEMTYPE_DEVICE, 20, alignof(PetscInt), (void**)&ptr); 3040e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3050e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscInt *sub_ptr = ptr + 10; // OK, no need to synchronize 3060e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3070e6b6b59SJacob Faibussowitsch ptr[0] = 10; // ERROR, directly accessing contents of ptr is undefined until synchronization 3080e6b6b59SJacob Faibussowitsch .ve 3090e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3100e6b6b59SJacob Faibussowitsch DAG representation: 3110e6b6b59SJacob Faibussowitsch .vb 3120e6b6b59SJacob Faibussowitsch time -> 3130e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3140e6b6b59SJacob Faibussowitsch -> dctx - |= CALL =| -\- dctx --> 3150e6b6b59SJacob Faibussowitsch \- ptr -> 3160e6b6b59SJacob Faibussowitsch .ve 3170e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3180e6b6b59SJacob Faibussowitsch Level: intermediate 3190e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3200e6b6b59SJacob Faibussowitsch .N ASYNC_API 3210e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3226797ed33SJacob Faibussowitsch .seealso: `PetscDeviceMalloc()`, `PetscDeviceFree()`, `PetscDeviceDeallocate_Private()`, 3236797ed33SJacob Faibussowitsch `PetscDeviceArrayCopy()`, `PetscDeviceArrayZero()`, `PetscMemType` 3246797ed33SJacob Faibussowitsch */ 325d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode PetscDeviceAllocate_Private(PetscDeviceContext dctx, PetscBool clear, PetscMemType mtype, std::size_t n, std::size_t alignment, void **PETSC_RESTRICT ptr) 326d71ae5a4SJacob Faibussowitsch { 3270e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscObjectId id = 0; 3280e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3290e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 3306797ed33SJacob Faibussowitsch if (PetscDefined(USE_DEBUG)) { 3316797ed33SJacob Faibussowitsch const auto is_power_of_2 = [](std::size_t num) { return (num & (num - 1)) == 0; }; 3326797ed33SJacob Faibussowitsch 3336797ed33SJacob Faibussowitsch PetscCheck(alignment != 0, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_ARG_OUTOFRANGE, "Requested alignment %zu cannot be 0", alignment); 3346797ed33SJacob Faibussowitsch PetscCheck(is_power_of_2(alignment), PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_ARG_OUTOFRANGE, "Requested alignment %zu must be a power of 2", alignment); 3356797ed33SJacob Faibussowitsch } 3364f572ea9SToby Isaac PetscAssertPointer(ptr, 6); 3370e6b6b59SJacob Faibussowitsch *ptr = nullptr; 3383ba16761SJacob Faibussowitsch if (PetscUnlikely(!n)) PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS); 3390e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(memory_map.register_finalize()); 3400e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextGetOptionalNullContext_Internal(&dctx)); 3410e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3420e6b6b59SJacob Faibussowitsch // get our pointer here 3430e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (dctx->ops->memalloc) { 3446797ed33SJacob Faibussowitsch PetscUseTypeMethod(dctx, memalloc, clear, mtype, n, alignment, ptr); 3450e6b6b59SJacob Faibussowitsch } else { 3460e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceCheckCapable_Private(dctx, PetscMemTypeHost(mtype), "allocating")); 3470e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscMallocA(1, clear, __LINE__, PETSC_FUNCTION_NAME, __FILE__, n, ptr)); 3480e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 3490e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceRegisterMemory_Private(*ptr, mtype, n, &id)); 3500e6b6b59SJacob Faibussowitsch // Note this is a "write" so that the next dctx to try and read from the pointer has to wait 3510e6b6b59SJacob Faibussowitsch // for the allocation to be ready 3520e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextMarkIntentFromID(dctx, id, PETSC_MEMORY_ACCESS_WRITE, "memory allocation")); 3533ba16761SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS); 3540e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 3550e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3566797ed33SJacob Faibussowitsch /* 3576797ed33SJacob Faibussowitsch PetscDeviceDeallocate_Private - Free device-aware memory 3580e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3590e6b6b59SJacob Faibussowitsch Not Collective, Asynchronous, Auto-dependency aware 3600e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3610e6b6b59SJacob Faibussowitsch Input Parameters: 3620e6b6b59SJacob Faibussowitsch + dctx - The `PetscDeviceContext` used to free the memory 3630e6b6b59SJacob Faibussowitsch - ptr - The pointer to free 3640e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3652fe279fdSBarry Smith Level: intermediate 3662fe279fdSBarry Smith 3670e6b6b59SJacob Faibussowitsch Notes: 3680e6b6b59SJacob Faibussowitsch `ptr` must have been allocated using any of `PetscDeviceMalloc()`, `PetscDeviceCalloc()` or 3696797ed33SJacob Faibussowitsch `PetscDeviceAllocate_Private()`, or registered with the system via `PetscDeviceRegisterMemory()`. 3700e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3710e6b6b59SJacob Faibussowitsch The user should prefer `PetscDeviceFree()` over this routine as it automatically sets `ptr` 3720e6b6b59SJacob Faibussowitsch to `PETSC_NULLPTR` on successful deallocation. 3730e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3740e6b6b59SJacob Faibussowitsch `ptr` may be `NULL`. 3750e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3766797ed33SJacob Faibussowitsch This routine falls back to using `PetscFree()` if PETSc was not configured with device 3776797ed33SJacob Faibussowitsch support. The user should note that `PetscFree()` frees only host memory. 3786797ed33SJacob Faibussowitsch 3790e6b6b59SJacob Faibussowitsch DAG representation: 3800e6b6b59SJacob Faibussowitsch .vb 3810e6b6b59SJacob Faibussowitsch time -> 3820e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3830e6b6b59SJacob Faibussowitsch -> dctx -/- |= CALL =| - dctx -> 3840e6b6b59SJacob Faibussowitsch -> ptr -/ 3850e6b6b59SJacob Faibussowitsch .ve 3860e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3870e6b6b59SJacob Faibussowitsch .N ASYNC_API 3880e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3896797ed33SJacob Faibussowitsch .seealso: `PetscDeviceFree()`, `PetscDeviceAllocate_Private()` 3906797ed33SJacob Faibussowitsch */ 391d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode PetscDeviceDeallocate_Private(PetscDeviceContext dctx, void *PETSC_RESTRICT ptr) 392d71ae5a4SJacob Faibussowitsch { 3930e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 3940e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (ptr) { 3950e6b6b59SJacob Faibussowitsch auto &map = memory_map.map; 3960e6b6b59SJacob Faibussowitsch const auto found_it = map.find(const_cast<MemoryMap::map_type::key_type>(ptr)); 3970e6b6b59SJacob Faibussowitsch 3980e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (PetscUnlikelyDebug(found_it == map.end())) { 3990e6b6b59SJacob Faibussowitsch // OK this is a bad pointer, now determine why 4000e6b6b59SJacob Faibussowitsch const auto it = memory_map.search_for(ptr); 4010e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4020e6b6b59SJacob Faibussowitsch // if it is map.cend() then no allocation owns it, meaning it was not allocated by us! 4036797ed33SJacob Faibussowitsch PetscCheck(it != map.cend(), PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_ARG_WRONG, "Pointer %p was not allocated via PetscDeviceAllocate_Private()", ptr); 4040e6b6b59SJacob Faibussowitsch // if we are here then we did allocate it but the user has tried to do something along 4050e6b6b59SJacob Faibussowitsch // the lines of: 4060e6b6b59SJacob Faibussowitsch // 4070e6b6b59SJacob Faibussowitsch // allocate(&ptr, size); 4080e6b6b59SJacob Faibussowitsch // deallocate(ptr+5); 4090e6b6b59SJacob Faibussowitsch // 41081c64944SJacob Faibussowitsch auto &&attr = it->second; 41181c64944SJacob 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); 4120e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 41381c64944SJacob Faibussowitsch auto &&attr = found_it->second; 4146797ed33SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextGetOptionalNullContext_Internal(&dctx)); 4150e6b6b59SJacob Faibussowitsch // mark intent BEFORE we free, note we mark as write so that we are made to wait on any 4160e6b6b59SJacob Faibussowitsch // outstanding reads (don't want to kill the pointer before they are done) 41781c64944SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextMarkIntentFromID(dctx, attr.id, PETSC_MEMORY_ACCESS_WRITE, "memory deallocation")); 4180e6b6b59SJacob Faibussowitsch // do free 4190e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (dctx->ops->memfree) { 42081c64944SJacob Faibussowitsch PetscUseTypeMethod(dctx, memfree, attr.mtype, (void **)&ptr); 4210e6b6b59SJacob Faibussowitsch } else { 42281c64944SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceCheckCapable_Private(dctx, PetscMemTypeHost(attr.mtype), "freeing")); 4230e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 4240e6b6b59SJacob Faibussowitsch // if ptr still exists, then the device context could not handle it 4250e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (ptr) PetscCall(PetscFree(ptr)); 4260e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCallCXX(map.erase(found_it)); 4270e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 4283ba16761SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS); 4290e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 4300e6b6b59SJacob Faibussowitsch 43110450e9eSJacob Faibussowitsch // PetscClangLinter pragma disable: -fdoc-section-header-unknown 4320e6b6b59SJacob Faibussowitsch /*@C 4330e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscDeviceMemcpy - Copy memory in a device-aware manner 4340e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4350e6b6b59SJacob Faibussowitsch Not Collective, Asynchronous, Auto-dependency aware 4360e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4370e6b6b59SJacob Faibussowitsch Input Parameters: 4380e6b6b59SJacob Faibussowitsch + dctx - The `PetscDeviceContext` used to copy the memory 4390e6b6b59SJacob Faibussowitsch . dest - The pointer to copy to 4400e6b6b59SJacob Faibussowitsch . src - The pointer to copy from 4410e6b6b59SJacob Faibussowitsch - n - The amount (in bytes) to copy 4420e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4432fe279fdSBarry Smith Level: intermediate 4442fe279fdSBarry Smith 4450e6b6b59SJacob Faibussowitsch Notes: 4466797ed33SJacob Faibussowitsch Both `dest` and `src` must have been allocated by `PetscDeviceMalloc()` or 4476797ed33SJacob Faibussowitsch `PetscDeviceCalloc()`. 4480e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4490e6b6b59SJacob Faibussowitsch `src` and `dest` cannot overlap. 4500e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4510e6b6b59SJacob Faibussowitsch If both `src` and `dest` are on the host this routine is fully synchronous. 4520e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4530e6b6b59SJacob Faibussowitsch The user should prefer `PetscDeviceArrayCopy()` over this routine as it automatically 4540e6b6b59SJacob Faibussowitsch computes the number of bytes to copy from the size of the pointer types. 4550e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4560e6b6b59SJacob Faibussowitsch DAG representation: 4570e6b6b59SJacob Faibussowitsch .vb 4580e6b6b59SJacob Faibussowitsch time -> 4590e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4600e6b6b59SJacob Faibussowitsch -> dctx - |= CALL =| - dctx -> 4610e6b6b59SJacob Faibussowitsch -> dest ---------------------> 4620e6b6b59SJacob Faibussowitsch -> src ----------------------> 4630e6b6b59SJacob Faibussowitsch .ve 4640e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4650e6b6b59SJacob Faibussowitsch .N ASYNC_API 4660e6b6b59SJacob Faibussowitsch 4676797ed33SJacob Faibussowitsch .seealso: `PetscDeviceArrayCopy()`, `PetscDeviceMalloc()`, `PetscDeviceCalloc()`, 4686797ed33SJacob Faibussowitsch `PetscDeviceFree()` 4690e6b6b59SJacob Faibussowitsch @*/ 470d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode PetscDeviceMemcpy(PetscDeviceContext dctx, void *PETSC_RESTRICT dest, const void *PETSC_RESTRICT src, std::size_t n) 471d71ae5a4SJacob Faibussowitsch { 4720e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 4733ba16761SJacob Faibussowitsch if (!n) PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS); 4740e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCheck(dest, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_POINTER, "Trying to copy to a NULL pointer"); 4750e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCheck(src, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_POINTER, "Trying to copy from a NULL pointer"); 4763ba16761SJacob Faibussowitsch if (dest == src) PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS); 4770e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextGetOptionalNullContext_Internal(&dctx)); 4780e6b6b59SJacob Faibussowitsch { 47981c64944SJacob Faibussowitsch const auto &dest_attr = memory_map.search_for(dest, true)->second; 48081c64944SJacob Faibussowitsch const auto &src_attr = memory_map.search_for(src, true)->second; 48181c64944SJacob Faibussowitsch const auto mode = PetscMemTypeToDeviceCopyMode(dest_attr.mtype, src_attr.mtype); 4820e6b6b59SJacob Faibussowitsch 48381c64944SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextMarkIntentFromID(dctx, src_attr.id, PETSC_MEMORY_ACCESS_READ, "memory copy (src)")); 48481c64944SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextMarkIntentFromID(dctx, dest_attr.id, PETSC_MEMORY_ACCESS_WRITE, "memory copy (dest)")); 4850e6b6b59SJacob Faibussowitsch // perform the copy 4860e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (dctx->ops->memcopy) { 4870e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscUseTypeMethod(dctx, memcopy, dest, src, n, mode); 4886797ed33SJacob Faibussowitsch if (mode == PETSC_DEVICE_COPY_HTOD) { 4896797ed33SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscLogCpuToGpu(n)); 4906797ed33SJacob Faibussowitsch } else if (mode == PETSC_DEVICE_COPY_DTOH) { 4916797ed33SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscLogGpuToCpu(n)); 4926797ed33SJacob Faibussowitsch } 4930e6b6b59SJacob Faibussowitsch } else { 4940e6b6b59SJacob Faibussowitsch // REVIEW ME: we might potentially need to sync here if the memory is device-allocated 4950e6b6b59SJacob Faibussowitsch // (pinned) but being copied by a host dctx 4960e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceCheckCapable_Private(dctx, mode == PETSC_DEVICE_COPY_HTOH, "copying")); 4970e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscMemcpy(dest, src, n)); 4980e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 4990e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 5003ba16761SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS); 5010e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 5020e6b6b59SJacob Faibussowitsch 50310450e9eSJacob Faibussowitsch // PetscClangLinter pragma disable: -fdoc-section-header-unknown 5040e6b6b59SJacob Faibussowitsch /*@C 5050e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscDeviceMemset - Memset device-aware memory 5060e6b6b59SJacob Faibussowitsch 5070e6b6b59SJacob Faibussowitsch Not Collective, Asynchronous, Auto-dependency aware 5080e6b6b59SJacob Faibussowitsch 5090e6b6b59SJacob Faibussowitsch Input Parameters: 5100e6b6b59SJacob Faibussowitsch + dctx - The `PetscDeviceContext` used to memset the memory 5110e6b6b59SJacob Faibussowitsch . ptr - The pointer to the memory 5120e6b6b59SJacob Faibussowitsch . v - The value to set 5130e6b6b59SJacob Faibussowitsch - n - The amount (in bytes) to set 5140e6b6b59SJacob Faibussowitsch 5152fe279fdSBarry Smith Level: intermediate 5162fe279fdSBarry Smith 5170e6b6b59SJacob Faibussowitsch Notes: 5186797ed33SJacob Faibussowitsch `ptr` must have been allocated by `PetscDeviceMalloc()` or `PetscDeviceCalloc()`. 5190e6b6b59SJacob Faibussowitsch 5200e6b6b59SJacob Faibussowitsch The user should prefer `PetscDeviceArrayZero()` over this routine as it automatically 5210e6b6b59SJacob Faibussowitsch computes the number of bytes to copy from the size of the pointer types, though they should 5220e6b6b59SJacob Faibussowitsch note that it only zeros memory. 5230e6b6b59SJacob Faibussowitsch 5240e6b6b59SJacob Faibussowitsch This routine is analogous to `memset()`. That is, this routine copies the value 5250e6b6b59SJacob Faibussowitsch `static_cast<unsigned char>(v)` into each of the first count characters of the object pointed 5260e6b6b59SJacob Faibussowitsch to by `dest`. 5270e6b6b59SJacob Faibussowitsch 5280e6b6b59SJacob Faibussowitsch If `dest` is on device, this routine is asynchronous. 5290e6b6b59SJacob Faibussowitsch 5300e6b6b59SJacob Faibussowitsch DAG representation: 5310e6b6b59SJacob Faibussowitsch .vb 5320e6b6b59SJacob Faibussowitsch time -> 5330e6b6b59SJacob Faibussowitsch 5340e6b6b59SJacob Faibussowitsch -> dctx - |= CALL =| - dctx -> 5350e6b6b59SJacob Faibussowitsch -> dest ---------------------> 5360e6b6b59SJacob Faibussowitsch .ve 5370e6b6b59SJacob Faibussowitsch 5380e6b6b59SJacob Faibussowitsch .N ASYNC_API 5390e6b6b59SJacob Faibussowitsch 5406797ed33SJacob Faibussowitsch .seealso: `PetscDeviceArrayZero()`, `PetscDeviceMalloc()`, `PetscDeviceCalloc()`, 5416797ed33SJacob Faibussowitsch `PetscDeviceFree()` 5420e6b6b59SJacob Faibussowitsch @*/ 543d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode PetscDeviceMemset(PetscDeviceContext dctx, void *ptr, PetscInt v, std::size_t n) 544d71ae5a4SJacob Faibussowitsch { 5450e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscFunctionBegin; 5463ba16761SJacob Faibussowitsch if (PetscUnlikely(!n)) PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS); 5470e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCheck(ptr, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_POINTER, "Trying to memset a NULL pointer"); 5480e6b6b59SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextGetOptionalNullContext_Internal(&dctx)); 5490e6b6b59SJacob Faibussowitsch { 55081c64944SJacob Faibussowitsch const auto &attr = memory_map.search_for(ptr, true)->second; 5510e6b6b59SJacob Faibussowitsch 55281c64944SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceContextMarkIntentFromID(dctx, attr.id, PETSC_MEMORY_ACCESS_WRITE, "memory set")); 5530e6b6b59SJacob Faibussowitsch if (dctx->ops->memset) { 55481c64944SJacob Faibussowitsch PetscUseTypeMethod(dctx, memset, attr.mtype, ptr, v, n); 5550e6b6b59SJacob Faibussowitsch } else { 5560e6b6b59SJacob Faibussowitsch // REVIEW ME: we might potentially need to sync here if the memory is device-allocated 5570e6b6b59SJacob Faibussowitsch // (pinned) but being memset by a host dctx 55881c64944SJacob Faibussowitsch PetscCall(PetscDeviceCheckCapable_Private(dctx, PetscMemTypeHost(attr.mtype), "memsetting")); 5590e6b6b59SJacob Faibussowitsch std::memset(ptr, static_cast<int>(v), n); 5600e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 5610e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 5623ba16761SJacob Faibussowitsch PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS); 5630e6b6b59SJacob Faibussowitsch } 564