| 1 | /* | 
|---|
| 2 | * dqdt.c - Distributed Quaternary Decision Tree implementation. | 
|---|
| 3 | * | 
|---|
| 4 | * Author : Alain Greiner (2016) | 
|---|
| 5 | * | 
|---|
| 6 | * Copyright (c)  UPMC Sorbonne Universites | 
|---|
| 7 | * | 
|---|
| 8 | * This file is part of ALMOS-MKH. | 
|---|
| 9 | * | 
|---|
| 10 | * ALMOS-MKH is free software; you can redistribute it and/or modify it | 
|---|
| 11 | * under the terms of the GNU General Public License as published by | 
|---|
| 12 | * the Free Software Foundation; version 2.0 of the License. | 
|---|
| 13 | * | 
|---|
| 14 | * ALMOS-MKH is distributed in the hope that it will be useful, but | 
|---|
| 15 | * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of | 
|---|
| 16 | * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU | 
|---|
| 17 | * General Public License for more details. | 
|---|
| 18 | * | 
|---|
| 19 | * You should have received a copy of the GNU General Public License | 
|---|
| 20 | * along with ALMOS-MKH; if not, write to the Free Software Foundation, | 
|---|
| 21 | * Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA | 
|---|
| 22 | */ | 
|---|
| 23 |  | 
|---|
| 24 | #include <kernel_config.h> | 
|---|
| 25 | #include <hal_types.h> | 
|---|
| 26 | #include <hal_special.h> | 
|---|
| 27 | #include <hal_atomic.h> | 
|---|
| 28 | #include <hal_remote.h> | 
|---|
| 29 | #include <printk.h> | 
|---|
| 30 | #include <cluster.h> | 
|---|
| 31 | #include <bits.h> | 
|---|
| 32 | #include <dqdt.h> | 
|---|
| 33 |  | 
|---|
| 34 |  | 
|---|
| 35 | /////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 36 | void dqdt_local_print( dqdt_node_t * node ) | 
|---|
| 37 | { | 
|---|
| 38 | printk("DQDT node : level = %d / cluster = %x / threads = %x / pages = %x\n", | 
|---|
| 39 | node->level, | 
|---|
| 40 | local_cxy, | 
|---|
| 41 | node->threads, | 
|---|
| 42 | node->pages ); | 
|---|
| 43 | } | 
|---|
| 44 |  | 
|---|
| 45 | ///////////////////////////////////////// | 
|---|
| 46 | void dqdt_global_print( xptr_t  node_xp ) | 
|---|
| 47 | { | 
|---|
| 48 | uint32_t i; | 
|---|
| 49 | dqdt_node_t local_node; | 
|---|
| 50 |  | 
|---|
| 51 | // get root node local copy | 
|---|
| 52 | hal_remote_memcpy( XPTR( local_cxy , &local_node ), node_xp , sizeof(dqdt_node_t) ); | 
|---|
| 53 |  | 
|---|
| 54 | // display DQDT node content | 
|---|
| 55 | dqdt_local_print( &local_node ); | 
|---|
| 56 |  | 
|---|
| 57 | // recursive call on children if node is not terminal | 
|---|
| 58 | if ( local_node.level > 0 ) | 
|---|
| 59 | { | 
|---|
| 60 | for ( i = 0 ; i < 4 ; i++ ) | 
|---|
| 61 | { | 
|---|
| 62 | if ( local_node.children[i] != XPTR_NULL ) dqdt_global_print( local_node.children[i] ); | 
|---|
| 63 | } | 
|---|
| 64 | } | 
|---|
| 65 | } | 
|---|
| 66 |  | 
|---|
| 67 | //////////////////////////////////// | 
|---|
| 68 | uint32_t dqdt_init( uint32_t x_size, | 
|---|
| 69 | uint32_t y_size, | 
|---|
| 70 | uint32_t y_width ) | 
|---|
| 71 | { | 
|---|
| 72 | if( (x_size > 32) || (y_size > 32) ) | 
|---|
| 73 | { | 
|---|
| 74 | panic("illegal mesh size for DQDT support"); | 
|---|
| 75 | } | 
|---|
| 76 |  | 
|---|
| 77 | dqdt_node_t * node; | 
|---|
| 78 | cxy_t         p_cxy;         // cluster coordinates for parent node | 
|---|
| 79 | cxy_t         c_cxy;         // cluster coordinates for child node | 
|---|
| 80 | uint32_t      level;         // node level in quad tree | 
|---|
| 81 | uint32_t      mask;          // mask on node coordinates to compute existence condition | 
|---|
| 82 | uint32_t      pmask;         // mask to compute parent coordinates from child coordinates | 
|---|
| 83 | cluster_t   * cluster;       // pointer on local cluster | 
|---|
| 84 |  | 
|---|
| 85 | cluster = LOCAL_CLUSTER; | 
|---|
| 86 |  | 
|---|
| 87 | // compute level_max | 
|---|
| 88 | uint32_t  x_size_ext = POW2_ROUNDUP( x_size ); | 
|---|
| 89 | uint32_t  y_size_ext = POW2_ROUNDUP( y_size ); | 
|---|
| 90 | uint32_t  size_ext   = MAX(x_size_ext , y_size_ext); | 
|---|
| 91 | uint32_t  level_max  = (bits_log2(size_ext * size_ext) >> 1) + 1; | 
|---|
| 92 |  | 
|---|
| 93 | // get cluster coordinates | 
|---|
| 94 | uint32_t    x       = local_cxy >> y_width; | 
|---|
| 95 | uint32_t    y       = local_cxy & ((1<<y_width)-1); | 
|---|
| 96 |  | 
|---|
| 97 | // loop on local dqdt nodes (at most one node per level) | 
|---|
| 98 | for( level = 0 ; level < level_max ; level++ ) | 
|---|
| 99 | { | 
|---|
| 100 | // get pointer on the node to be initialised | 
|---|
| 101 | node = &cluster->dqdt_tbl[level]; | 
|---|
| 102 |  | 
|---|
| 103 | // set default values | 
|---|
| 104 | node->level       = level; | 
|---|
| 105 | node->arity       = 0; | 
|---|
| 106 | node->threads     = 0; | 
|---|
| 107 | node->pages       = 0; | 
|---|
| 108 | node->parent      = XPTR_NULL; | 
|---|
| 109 | node->children[0] = XPTR_NULL; | 
|---|
| 110 | node->children[1] = XPTR_NULL; | 
|---|
| 111 | node->children[2] = XPTR_NULL; | 
|---|
| 112 | node->children[3] = XPTR_NULL; | 
|---|
| 113 |  | 
|---|
| 114 | // compute masks depending on level : 0x1, 0x3, 0x7, 0xF, 0x1F etc. | 
|---|
| 115 | mask  = (1<<level)-1; | 
|---|
| 116 | pmask = (1<<(level+1))-1; | 
|---|
| 117 |  | 
|---|
| 118 | // check the node  existence condition at each level | 
|---|
| 119 | if( ((x & mask) == 0) && ((y & mask) == 0) ) | 
|---|
| 120 | { | 
|---|
| 121 | // set parent extended pointer | 
|---|
| 122 | p_cxy = ((x & ~pmask)<<y_width) + (y & ~pmask); | 
|---|
| 123 | node->parent = XPTR( p_cxy , &cluster->dqdt_tbl[level+1] ); | 
|---|
| 124 |  | 
|---|
| 125 | // set child[0] extended pointer (same [x,y] coordinates) | 
|---|
| 126 | if ( level > 0 ) | 
|---|
| 127 | { | 
|---|
| 128 | c_cxy = local_cxy; | 
|---|
| 129 | node->children[0] = XPTR( c_cxy , &cluster->dqdt_tbl[level-1]); | 
|---|
| 130 | node->arity++; | 
|---|
| 131 | } | 
|---|
| 132 |  | 
|---|
| 133 | // set child[1] extended pointer (coordinates may overflow) | 
|---|
| 134 | if ( (level > 0) && ((y + (1<<(level-1))) < y_size) ) | 
|---|
| 135 | { | 
|---|
| 136 | c_cxy = local_cxy + (1<<(level-1)); | 
|---|
| 137 | node->children[1] = XPTR( c_cxy , &cluster->dqdt_tbl[level-1] ); | 
|---|
| 138 | node->arity++; | 
|---|
| 139 | } | 
|---|
| 140 |  | 
|---|
| 141 | // set child[2] extended pointer (coordinates may overflow) | 
|---|
| 142 | if ( (level > 0) && ((x + (1<<(level-1))) < x_size) ) | 
|---|
| 143 | { | 
|---|
| 144 | c_cxy = local_cxy + ((1<<(level-1))<<y_width); | 
|---|
| 145 | node->children[2] = XPTR( c_cxy , &cluster->dqdt_tbl[level-1]); | 
|---|
| 146 | node->arity++; | 
|---|
| 147 | } | 
|---|
| 148 |  | 
|---|
| 149 | // set child[3] extended pointer (coordinates may overflow) | 
|---|
| 150 | if ( (level > 0) && | 
|---|
| 151 | ((x + (1<<(level-1))) < x_size) && | 
|---|
| 152 | ((y + (1<<(level-1))) < y_size) ) | 
|---|
| 153 | { | 
|---|
| 154 | c_cxy = local_cxy + ((1<<(level-1))<<y_width) + (1<<(level-1)); | 
|---|
| 155 | node->children[3] = XPTR( c_cxy , &cluster->dqdt_tbl[level-1]); | 
|---|
| 156 | node->arity++; | 
|---|
| 157 | } | 
|---|
| 158 | }  // end if existence condition | 
|---|
| 159 | }  // end for level | 
|---|
| 160 |  | 
|---|
| 161 | return level_max; | 
|---|
| 162 |  | 
|---|
| 163 | } // end dqdt_init() | 
|---|
| 164 |  | 
|---|
| 165 |  | 
|---|
| 166 | /////////////////////////////////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 167 | // This recursive function is called by the dqdt_global_update() function. | 
|---|
| 168 | // It traverses the quad tree from clusters to root. | 
|---|
| 169 | /////////////////////////////////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 170 | static void dqdt_propagate( xptr_t  node,         // extended pointer on current node | 
|---|
| 171 | int32_t threads_var,  // number of threads variation | 
|---|
| 172 | int32_t pages_var )   // number of pages variation | 
|---|
| 173 | { | 
|---|
| 174 | // get current node cluster identifier and local pointer | 
|---|
| 175 | cxy_t         cxy = (cxy_t)GET_CXY( node ); | 
|---|
| 176 | dqdt_node_t * ptr = (dqdt_node_t *)GET_PTR( node ); | 
|---|
| 177 |  | 
|---|
| 178 | // update current node threads number | 
|---|
| 179 | hal_remote_atomic_add( XPTR( cxy , &ptr->threads ) , threads_var ); | 
|---|
| 180 |  | 
|---|
| 181 | // update current node pages number | 
|---|
| 182 | hal_remote_atomic_add( XPTR( cxy , &ptr->pages ) , pages_var ); | 
|---|
| 183 |  | 
|---|
| 184 | // get extended pointer on parent node | 
|---|
| 185 | xptr_t parent = (xptr_t)hal_remote_lwd( XPTR( cxy , &ptr->parent ) ); | 
|---|
| 186 |  | 
|---|
| 187 | // propagate if required | 
|---|
| 188 | if ( parent != XPTR_NULL ) | 
|---|
| 189 | { | 
|---|
| 190 | dqdt_propagate( parent, threads_var, pages_var ); | 
|---|
| 191 | } | 
|---|
| 192 | } | 
|---|
| 193 |  | 
|---|
| 194 | ///////////////////////// | 
|---|
| 195 | void dqdt_global_update() | 
|---|
| 196 | { | 
|---|
| 197 | cluster_t   * cluster = LOCAL_CLUSTER; | 
|---|
| 198 | dqdt_node_t * node    = &cluster->dqdt_tbl[0]; | 
|---|
| 199 |  | 
|---|
| 200 | // get variations | 
|---|
| 201 | int32_t      threads_var = cluster->threads_var; | 
|---|
| 202 | int32_t      pages_var   = cluster->pages_var; | 
|---|
| 203 |  | 
|---|
| 204 | // propagate this variation to DQDT upper levels | 
|---|
| 205 | if( (threads_var || pages_var) && (node->parent != XPTR_NULL) ) | 
|---|
| 206 | { | 
|---|
| 207 | dqdt_propagate( node->parent, threads_var, pages_var ); | 
|---|
| 208 | } | 
|---|
| 209 |  | 
|---|
| 210 | // update variations | 
|---|
| 211 | hal_atomic_add( &cluster->threads_var , -threads_var ); | 
|---|
| 212 | hal_atomic_add( &cluster->pages_var   , -pages_var   ); | 
|---|
| 213 | } | 
|---|
| 214 |  | 
|---|
| 215 | /////////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 216 | void dqdt_local_update_threads( int32_t increment ) | 
|---|
| 217 | { | 
|---|
| 218 | cluster_t * cluster = LOCAL_CLUSTER; | 
|---|
| 219 |  | 
|---|
| 220 | // register change for future propagation in DQDT | 
|---|
| 221 | hal_atomic_add( &cluster->threads_var , increment ); | 
|---|
| 222 |  | 
|---|
| 223 | // update DQDT node level 0 | 
|---|
| 224 | hal_atomic_add( &cluster->dqdt_tbl[0].threads , increment ); | 
|---|
| 225 | } | 
|---|
| 226 |  | 
|---|
| 227 | ///////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 228 | void dqdt_local_update_pages( int32_t increment ) | 
|---|
| 229 | { | 
|---|
| 230 | cluster_t * cluster = LOCAL_CLUSTER; | 
|---|
| 231 |  | 
|---|
| 232 | // register change for future propagation in DQDT | 
|---|
| 233 | hal_atomic_add( &cluster->pages_var , increment ); | 
|---|
| 234 |  | 
|---|
| 235 | // update DQDT node level 0 | 
|---|
| 236 | hal_atomic_add( &cluster->dqdt_tbl[0].pages , increment ); | 
|---|
| 237 | } | 
|---|
| 238 |  | 
|---|
| 239 | //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 240 | // This recursive function is called by both the dqdt_get_cluster_for_process() | 
|---|
| 241 | // and by the dqdt_get_cluster_for_memory() functions to select the cluster | 
|---|
| 242 | // with smallest number of thread, or smallest number of allocated pages. | 
|---|
| 243 | // It traverses the quad tree from root to clusters. | 
|---|
| 244 | /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 245 | static cxy_t dqdt_select_cluster( xptr_t node, | 
|---|
| 246 | bool_t for_memory ) | 
|---|
| 247 | { | 
|---|
| 248 | dqdt_node_t   node_copy;     // local copy of the current DQDT node | 
|---|
| 249 | uint32_t      i;             // index in the loop on children | 
|---|
| 250 | uint32_t      select;        // index of selected child | 
|---|
| 251 | xptr_t        child;         // extended pointer on a DQDT child node | 
|---|
| 252 | cxy_t         cxy;           // DQDT child node cluster identifier | 
|---|
| 253 | dqdt_node_t * ptr;           // pointer on a DQDT child node | 
|---|
| 254 | uint32_t      load;          // load of the child (threads or pages) | 
|---|
| 255 | uint32_t      load_min;      // current value of the minimal load | 
|---|
| 256 |  | 
|---|
| 257 | // get DQDT node local copy | 
|---|
| 258 | hal_remote_memcpy( XPTR( local_cxy , &node_copy ), node , sizeof(dqdt_node_t) ); | 
|---|
| 259 |  | 
|---|
| 260 | // return cluster identifier for a terminal mode | 
|---|
| 261 | if( node_copy.level == 0 ) return GET_CXY(node); | 
|---|
| 262 |  | 
|---|
| 263 | // analyse load for all children in non terminal node | 
|---|
| 264 | load_min = 0xFFFFFFFF; | 
|---|
| 265 | select   = 0; | 
|---|
| 266 | for( i = 0 ; i < 4 ; i++ ) | 
|---|
| 267 | { | 
|---|
| 268 | child = node_copy.children[i]; | 
|---|
| 269 | if( child != XPTR_NULL ) | 
|---|
| 270 | { | 
|---|
| 271 | cxy  = (cxy_t)GET_CXY( child ); | 
|---|
| 272 | ptr  = (dqdt_node_t *)GET_PTR( child ); | 
|---|
| 273 | if( for_memory ) load = hal_remote_lw( XPTR( cxy , &ptr->pages ) ); | 
|---|
| 274 | else             load = hal_remote_lw( XPTR( cxy , &ptr->threads ) ); | 
|---|
| 275 | if( load < load_min ) | 
|---|
| 276 | { | 
|---|
| 277 | load_min = load; | 
|---|
| 278 | select   = i; | 
|---|
| 279 | } | 
|---|
| 280 | } | 
|---|
| 281 | } | 
|---|
| 282 |  | 
|---|
| 283 | // select the child with the lowest load | 
|---|
| 284 | return dqdt_select_cluster( node_copy.children[select], for_memory ); | 
|---|
| 285 | } | 
|---|
| 286 |  | 
|---|
| 287 | //////////////////////////////////// | 
|---|
| 288 | cxy_t dqdt_get_cluster_for_process() | 
|---|
| 289 | { | 
|---|
| 290 | // build extended pointer on DQDT root node | 
|---|
| 291 | cluster_t * cluster = LOCAL_CLUSTER; | 
|---|
| 292 | uint32_t    level   = cluster->dqdt_root_level; | 
|---|
| 293 | xptr_t      root    = XPTR( 0 , &cluster->dqdt_tbl[level] ); | 
|---|
| 294 |  | 
|---|
| 295 | // call recursive function | 
|---|
| 296 | return dqdt_select_cluster( root , false ); | 
|---|
| 297 | } | 
|---|
| 298 |  | 
|---|
| 299 | //////////////////////////////////// | 
|---|
| 300 | cxy_t dqdt_get_cluster_for_memory() | 
|---|
| 301 | { | 
|---|
| 302 | // build extended pointer on DQDT root node | 
|---|
| 303 | cluster_t * cluster = LOCAL_CLUSTER; | 
|---|
| 304 | uint32_t    level   = cluster->dqdt_root_level; | 
|---|
| 305 | xptr_t      root    = XPTR( 0 , &cluster->dqdt_tbl[level] ); | 
|---|
| 306 |  | 
|---|
| 307 | // call recursive function | 
|---|
| 308 | return dqdt_select_cluster( root , true ); | 
|---|
| 309 | } | 
|---|
| 310 |  | 
|---|