xref: /petsc/include/petscdevice_cuda.h (revision 2695cf96bf725a23d8edb31ff8aa2ca9ba36b655)
1a4963045SJacob Faibussowitsch #pragma once
20e6b6b59SJacob Faibussowitsch 
30e6b6b59SJacob Faibussowitsch #include <petscdevice.h>
40e6b6b59SJacob Faibussowitsch #include <petscpkg_version.h>
50e6b6b59SJacob Faibussowitsch 
61850900dSBarry Smith /* MANSEC = Sys */
71850900dSBarry Smith 
80e6b6b59SJacob Faibussowitsch #if defined(__NVCC__) || defined(__CUDACC__)
90e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #define PETSC_USING_NVCC 1
100e6b6b59SJacob Faibussowitsch #endif
110e6b6b59SJacob Faibussowitsch 
120e6b6b59SJacob Faibussowitsch #if PetscDefined(HAVE_CUDA)
130e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #include <cuda.h>
140e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #include <cuda_runtime.h>
150e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #include <cublas_v2.h>
16*2695cf96SNuno Nobre   #define DISABLE_CUSPARSE_DEPRECATED
17*2695cf96SNuno Nobre   #include <cusparse.h>
180e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #include <cusolverDn.h>
190e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #include <cusolverSp.h>
200e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #include <cufft.h>
21*2695cf96SNuno Nobre   #include <curand.h>
220e6b6b59SJacob Faibussowitsch 
230e6b6b59SJacob Faibussowitsch /* cuBLAS does not have cublasGetErrorName(). We create one on our own. */
240e6b6b59SJacob Faibussowitsch PETSC_EXTERN const char *PetscCUBLASGetErrorName(cublasStatus_t); /* PETSC_EXTERN since it is exposed by the CHKERRCUBLAS macro */
250e6b6b59SJacob Faibussowitsch PETSC_EXTERN const char *PetscCUSolverGetErrorName(cusolverStatus_t);
260e6b6b59SJacob Faibussowitsch PETSC_EXTERN const char *PetscCUFFTGetErrorName(cufftResult);
270e6b6b59SJacob Faibussowitsch 
280e6b6b59SJacob Faibussowitsch   /* REMOVE ME */
290e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #define WaitForCUDA() cudaDeviceSynchronize()
300e6b6b59SJacob Faibussowitsch 
310e6b6b59SJacob Faibussowitsch   /* CUDART_VERSION = 1000 x major + 10 x minor version */
320e6b6b59SJacob Faibussowitsch 
330e6b6b59SJacob Faibussowitsch   /* Could not find exactly which CUDART_VERSION introduced cudaGetErrorName. At least it was in CUDA 8.0 (Sep. 2016) */
340e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #if PETSC_PKG_CUDA_VERSION_GE(8, 0, 0)
350e6b6b59SJacob Faibussowitsch     #define PetscCallCUDAVoid(...) \
360e6b6b59SJacob Faibussowitsch       do { \
370e6b6b59SJacob Faibussowitsch         const cudaError_t _p_cuda_err__ = __VA_ARGS__; \
380e6b6b59SJacob Faibussowitsch         PetscCheckAbort(_p_cuda_err__ == cudaSuccess, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_GPU, "cuda error %d (%s) : %s", (PetscErrorCode)_p_cuda_err__, cudaGetErrorName(_p_cuda_err__), cudaGetErrorString(_p_cuda_err__)); \
390e6b6b59SJacob Faibussowitsch       } while (0)
400e6b6b59SJacob Faibussowitsch 
410e6b6b59SJacob Faibussowitsch     #define PetscCallCUDA(...) \
420e6b6b59SJacob Faibussowitsch       do { \
430e6b6b59SJacob Faibussowitsch         const cudaError_t _p_cuda_err__ = __VA_ARGS__; \
440e6b6b59SJacob Faibussowitsch         PetscCheck(_p_cuda_err__ == cudaSuccess, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_GPU, "cuda error %d (%s) : %s", (PetscErrorCode)_p_cuda_err__, cudaGetErrorName(_p_cuda_err__), cudaGetErrorString(_p_cuda_err__)); \
450e6b6b59SJacob Faibussowitsch       } while (0)
460e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #else /* PETSC_PKG_CUDA_VERSION_GE(8,0,0) */
470e6b6b59SJacob Faibussowitsch     #define PetscCallCUDA(...) \
480e6b6b59SJacob Faibussowitsch       do { \
490e6b6b59SJacob Faibussowitsch         const cudaError_t _p_cuda_err__ = __VA_ARGS__; \
500e6b6b59SJacob Faibussowitsch         PetscCheck(_p_cuda_err__ == cudaSuccess, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_GPU, "cuda error %d", (PetscErrorCode)_p_cuda_err__); \
510e6b6b59SJacob Faibussowitsch       } while (0)
520e6b6b59SJacob Faibussowitsch 
530e6b6b59SJacob Faibussowitsch     #define PetscCallCUDAVoid(...) \
540e6b6b59SJacob Faibussowitsch       do { \
550e6b6b59SJacob Faibussowitsch         const cudaError_t _p_cuda_err__ = __VA_ARGS__; \
560e6b6b59SJacob Faibussowitsch         PetscCheckAbort(_p_cuda_err__ == cudaSuccess, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_GPU, "cuda error %d", (PetscErrorCode)_p_cuda_err__); \
570e6b6b59SJacob Faibussowitsch       } while (0)
580e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #endif /* PETSC_PKG_CUDA_VERSION_GE(8,0,0) */
590e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #define CHKERRCUDA(...) PetscCallCUDA(__VA_ARGS__)
600e6b6b59SJacob Faibussowitsch 
610e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #define PetscCUDACheckLaunch \
620e6b6b59SJacob Faibussowitsch     do { \
630e6b6b59SJacob Faibussowitsch       /* Check synchronous errors, i.e. pre-launch */ \
640e6b6b59SJacob Faibussowitsch       PetscCallCUDA(cudaGetLastError()); \
650e6b6b59SJacob Faibussowitsch       /* Check asynchronous errors, i.e. kernel failed (ULF) */ \
660e6b6b59SJacob Faibussowitsch       PetscCallCUDA(cudaDeviceSynchronize()); \
670e6b6b59SJacob Faibussowitsch     } while (0)
680e6b6b59SJacob Faibussowitsch 
690e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #define PetscCallCUBLAS(...) \
700e6b6b59SJacob Faibussowitsch     do { \
710e6b6b59SJacob Faibussowitsch       const cublasStatus_t _p_cublas_stat__ = __VA_ARGS__; \
720e6b6b59SJacob Faibussowitsch       if (PetscUnlikely(_p_cublas_stat__ != CUBLAS_STATUS_SUCCESS)) { \
730e6b6b59SJacob Faibussowitsch         const char *name = PetscCUBLASGetErrorName(_p_cublas_stat__); \
740e6b6b59SJacob Faibussowitsch         if (((_p_cublas_stat__ == CUBLAS_STATUS_NOT_INITIALIZED) || (_p_cublas_stat__ == CUBLAS_STATUS_ALLOC_FAILED)) && PetscDeviceInitialized(PETSC_DEVICE_CUDA)) { \
750e6b6b59SJacob Faibussowitsch           SETERRQ(PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_GPU_RESOURCE, \
760e6b6b59SJacob Faibussowitsch                   "cuBLAS error %d (%s). " \
770e6b6b59SJacob Faibussowitsch                   "Reports not initialized or alloc failed; " \
780e6b6b59SJacob Faibussowitsch                   "this indicates the GPU may have run out resources", \
790e6b6b59SJacob Faibussowitsch                   (PetscErrorCode)_p_cublas_stat__, name); \
800e6b6b59SJacob Faibussowitsch         } else { \
810e6b6b59SJacob Faibussowitsch           SETERRQ(PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_GPU, "cuBLAS error %d (%s)", (PetscErrorCode)_p_cublas_stat__, name); \
820e6b6b59SJacob Faibussowitsch         } \
830e6b6b59SJacob Faibussowitsch       } \
840e6b6b59SJacob Faibussowitsch     } while (0)
850e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #define CHKERRCUBLAS(...) PetscCallCUBLAS(__VA_ARGS__)
860e6b6b59SJacob Faibussowitsch 
870e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #if (CUSPARSE_VER_MAJOR > 10 || CUSPARSE_VER_MAJOR == 10 && CUSPARSE_VER_MINOR >= 2) /* According to cuda/10.1.168 on OLCF Summit */
880e6b6b59SJacob Faibussowitsch     #define PetscCallCUSPARSE(...) \
890e6b6b59SJacob Faibussowitsch       do { \
900e6b6b59SJacob Faibussowitsch         const cusparseStatus_t _p_cusparse_stat__ = __VA_ARGS__; \
910e6b6b59SJacob Faibussowitsch         if (PetscUnlikely(_p_cusparse_stat__)) { \
920e6b6b59SJacob Faibussowitsch           const char *name  = cusparseGetErrorName(_p_cusparse_stat__); \
930e6b6b59SJacob Faibussowitsch           const char *descr = cusparseGetErrorString(_p_cusparse_stat__); \
940e6b6b59SJacob Faibussowitsch           PetscCheck((_p_cusparse_stat__ != CUSPARSE_STATUS_NOT_INITIALIZED) && (_p_cusparse_stat__ != CUSPARSE_STATUS_ALLOC_FAILED), PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_GPU_RESOURCE, \
950e6b6b59SJacob Faibussowitsch                      "cuSPARSE errorcode %d (%s) : %s.; " \
960e6b6b59SJacob Faibussowitsch                      "this indicates the GPU has run out resources", \
970e6b6b59SJacob Faibussowitsch                      (int)_p_cusparse_stat__, name, descr); \
980e6b6b59SJacob Faibussowitsch           SETERRQ(PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_GPU, "cuSPARSE errorcode %d (%s) : %s", (int)_p_cusparse_stat__, name, descr); \
990e6b6b59SJacob Faibussowitsch         } \
1000e6b6b59SJacob Faibussowitsch       } while (0)
1010e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #else /* (CUSPARSE_VER_MAJOR > 10 || CUSPARSE_VER_MAJOR == 10 && CUSPARSE_VER_MINOR >= 2) */
1020e6b6b59SJacob Faibussowitsch     #define PetscCallCUSPARSE(...) \
1030e6b6b59SJacob Faibussowitsch       do { \
1040e6b6b59SJacob Faibussowitsch         const cusparseStatus_t _p_cusparse_stat__ = __VA_ARGS__; \
1050e6b6b59SJacob Faibussowitsch         PetscCheck(_p_cusparse_stat__ == CUSPARSE_STATUS_SUCCESS, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_GPU, "cuSPARSE errorcode %d", (PetscErrorCode)_p_cusparse_stat__); \
1060e6b6b59SJacob Faibussowitsch       } while (0)
1070e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #endif /* (CUSPARSE_VER_MAJOR > 10 || CUSPARSE_VER_MAJOR == 10 && CUSPARSE_VER_MINOR >= 2) */
1080e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #define CHKERRCUSPARSE(...) PetscCallCUSPARSE(__VA_ARGS__)
1090e6b6b59SJacob Faibussowitsch 
1100e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #define PetscCallCUSOLVER(...) \
1110e6b6b59SJacob Faibussowitsch     do { \
1120e6b6b59SJacob Faibussowitsch       const cusolverStatus_t _p_cusolver_stat__ = __VA_ARGS__; \
1130e6b6b59SJacob Faibussowitsch       if (PetscUnlikely(_p_cusolver_stat__ != CUSOLVER_STATUS_SUCCESS)) { \
1140e6b6b59SJacob Faibussowitsch         const char *name = PetscCUSolverGetErrorName(_p_cusolver_stat__); \
1150e6b6b59SJacob Faibussowitsch         if (((_p_cusolver_stat__ == CUSOLVER_STATUS_NOT_INITIALIZED) || (_p_cusolver_stat__ == CUSOLVER_STATUS_ALLOC_FAILED) || (_p_cusolver_stat__ == CUSOLVER_STATUS_INTERNAL_ERROR)) && PetscDeviceInitialized(PETSC_DEVICE_CUDA)) { \
1160e6b6b59SJacob Faibussowitsch           SETERRQ(PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_GPU_RESOURCE, \
1170e6b6b59SJacob Faibussowitsch                   "cuSolver error %d (%s). " \
1180e6b6b59SJacob Faibussowitsch                   "This indicates the GPU may have run out resources", \
1190e6b6b59SJacob Faibussowitsch                   (PetscErrorCode)_p_cusolver_stat__, name); \
1200e6b6b59SJacob Faibussowitsch         } else { \
1210e6b6b59SJacob Faibussowitsch           SETERRQ(PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_GPU, "cuSolver error %d (%s)", (PetscErrorCode)_p_cusolver_stat__, name); \
1220e6b6b59SJacob Faibussowitsch         } \
1230e6b6b59SJacob Faibussowitsch       } \
1240e6b6b59SJacob Faibussowitsch     } while (0)
1250e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #define CHKERRCUSOLVER(...) PetscCallCUSOLVER(__VA_ARGS__)
1260e6b6b59SJacob Faibussowitsch 
1270e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #define PetscCallCUFFT(...) \
1280e6b6b59SJacob Faibussowitsch     do { \
1290e6b6b59SJacob Faibussowitsch       const cufftResult_t _p_cufft_stat__ = __VA_ARGS__; \
1300e6b6b59SJacob Faibussowitsch       if (PetscUnlikely(_p_cufft_stat__ != CUFFT_SUCCESS)) { \
1310e6b6b59SJacob Faibussowitsch         const char *name = PetscCUFFTGetErrorName(_p_cufft_stat__); \
1320e6b6b59SJacob Faibussowitsch         if (((_p_cufft_stat__ == CUFFT_SETUP_FAILED) || (_p_cufft_stat__ == CUFFT_ALLOC_FAILED)) && PetscDeviceInitialized(PETSC_DEVICE_CUDA)) { \
1330e6b6b59SJacob Faibussowitsch           SETERRQ(PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_GPU_RESOURCE, \
1340e6b6b59SJacob Faibussowitsch                   "cuFFT error %d (%s). " \
1350e6b6b59SJacob Faibussowitsch                   "Reports not initialized or alloc failed; " \
1360e6b6b59SJacob Faibussowitsch                   "this indicates the GPU has run out resources", \
1370e6b6b59SJacob Faibussowitsch                   (PetscErrorCode)_p_cufft_stat__, name); \
1380e6b6b59SJacob Faibussowitsch         } else { \
1390e6b6b59SJacob Faibussowitsch           SETERRQ(PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_GPU, "cuFFT error %d (%s)", (PetscErrorCode)_p_cufft_stat__, name); \
1400e6b6b59SJacob Faibussowitsch         } \
1410e6b6b59SJacob Faibussowitsch       } \
1420e6b6b59SJacob Faibussowitsch     } while (0)
1430e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #define CHKERRCUFFT(...) PetscCallCUFFT(__VA_ARGS__)
1440e6b6b59SJacob Faibussowitsch 
1450e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #define PetscCallCURAND(...) \
1460e6b6b59SJacob Faibussowitsch     do { \
1470e6b6b59SJacob Faibussowitsch       const curandStatus_t _p_curand_stat__ = __VA_ARGS__; \
1480e6b6b59SJacob Faibussowitsch       if (PetscUnlikely(_p_curand_stat__ != CURAND_STATUS_SUCCESS)) { \
1490e6b6b59SJacob Faibussowitsch         if (((_p_curand_stat__ == CURAND_STATUS_INITIALIZATION_FAILED) || (_p_curand_stat__ == CURAND_STATUS_ALLOCATION_FAILED)) && PetscDeviceInitialized(PETSC_DEVICE_CUDA)) { \
1500e6b6b59SJacob Faibussowitsch           SETERRQ(PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_GPU_RESOURCE, \
1510e6b6b59SJacob Faibussowitsch                   "cuRAND error %d. " \
1520e6b6b59SJacob Faibussowitsch                   "Reports not initialized or alloc failed; " \
1530e6b6b59SJacob Faibussowitsch                   "this indicates the GPU has run out resources", \
1540e6b6b59SJacob Faibussowitsch                   (PetscErrorCode)_p_curand_stat__); \
1550e6b6b59SJacob Faibussowitsch         } else { \
1560e6b6b59SJacob Faibussowitsch           SETERRQ(PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_GPU, "cuRand error %d", (PetscErrorCode)_p_curand_stat__); \
1570e6b6b59SJacob Faibussowitsch         } \
1580e6b6b59SJacob Faibussowitsch       } \
1590e6b6b59SJacob Faibussowitsch     } while (0)
1600e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #define CHKERRCURAND(...) PetscCallCURAND(__VA_ARGS__)
1610e6b6b59SJacob Faibussowitsch 
1620e6b6b59SJacob Faibussowitsch PETSC_EXTERN cudaStream_t   PetscDefaultCudaStream; // The default stream used by PETSc
1630e6b6b59SJacob Faibussowitsch PETSC_EXTERN PetscErrorCode PetscCUBLASGetHandle(cublasHandle_t *);
1640e6b6b59SJacob Faibussowitsch PETSC_EXTERN PetscErrorCode PetscCUSOLVERDnGetHandle(cusolverDnHandle_t *);
1655c127019SJunchao Zhang PETSC_EXTERN PetscErrorCode PetscGetCurrentCUDAStream(cudaStream_t *);
1660e6b6b59SJacob Faibussowitsch 
1670e6b6b59SJacob Faibussowitsch #endif // PETSC_HAVE_CUDA
1680e6b6b59SJacob Faibussowitsch 
16915af11aaSJacob Faibussowitsch // these can also be defined in petscdevice_hip.h so we undef and define them *only* if the
17015af11aaSJacob Faibussowitsch // current compiler is NVCC. In this case if petscdevice_hip.h is included first, the macros
17115af11aaSJacob Faibussowitsch // would already be defined, but they would be empty since we cannot be using HCC at the same
17215af11aaSJacob Faibussowitsch // time.
1730e6b6b59SJacob Faibussowitsch #if PetscDefined(USING_NVCC)
17415af11aaSJacob Faibussowitsch   #undef PETSC_HOST_DECL
17515af11aaSJacob Faibussowitsch   #undef PETSC_DEVICE_DECL
17615af11aaSJacob Faibussowitsch   #undef PETSC_KERNEL_DECL
17715af11aaSJacob Faibussowitsch   #undef PETSC_SHAREDMEM_DECL
17815af11aaSJacob Faibussowitsch   #undef PETSC_FORCEINLINE
17915af11aaSJacob Faibussowitsch   #undef PETSC_CONSTMEM_DECL
18015af11aaSJacob Faibussowitsch 
1810e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #define PETSC_HOST_DECL      __host__
1820e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #define PETSC_DEVICE_DECL    __device__
1830e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #define PETSC_KERNEL_DECL    __global__
1840e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #define PETSC_SHAREDMEM_DECL __shared__
1850e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #define PETSC_FORCEINLINE    __forceinline__
1860e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #define PETSC_CONSTMEM_DECL  __constant__
18715af11aaSJacob Faibussowitsch #endif
18815af11aaSJacob Faibussowitsch 
18915af11aaSJacob Faibussowitsch #ifndef PETSC_HOST_DECL // use HOST_DECL as canary
1900e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #define PETSC_HOST_DECL
1910e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #define PETSC_DEVICE_DECL
1920e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #define PETSC_KERNEL_DECL
1930e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #define PETSC_SHAREDMEM_DECL
1940e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #define PETSC_FORCEINLINE inline
1950e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #define PETSC_CONSTMEM_DECL
19615af11aaSJacob Faibussowitsch #endif
1970e6b6b59SJacob Faibussowitsch 
19815af11aaSJacob Faibussowitsch #ifndef PETSC_DEVICE_DEFINED_DECLS_PRIVATE
19915af11aaSJacob Faibussowitsch   #define PETSC_DEVICE_DEFINED_DECLS_PRIVATE
2000e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #define PETSC_HOSTDEVICE_DECL        PETSC_HOST_DECL PETSC_DEVICE_DECL
2010e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #define PETSC_DEVICE_INLINE_DECL     PETSC_DEVICE_DECL PETSC_FORCEINLINE
2020e6b6b59SJacob Faibussowitsch   #define PETSC_HOSTDEVICE_INLINE_DECL PETSC_HOSTDEVICE_DECL PETSC_FORCEINLINE
20315af11aaSJacob Faibussowitsch #endif
204