xref: /petsc/src/sys/objects/device/impls/cupm/cupmdevice.cxx (revision 5268dc8a1a0f032710726b8d0a0dac288ca10d3a)
10e6b6b59SJacob Faibussowitsch #include <petsc/private/cpp/memory.hpp> // make_unique
20e6b6b59SJacob Faibussowitsch 
30e6b6b59SJacob Faibussowitsch #include "cupmdevice.hpp"
40e6b6b59SJacob Faibussowitsch 
5a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #include <algorithm>
6a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #include <csetjmp> // for cuda mpi awareness
7a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #include <csignal> // SIGSEGV
8a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #include <iterator>
9a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #include <type_traits>
10030f984aSJacob Faibussowitsch 
11d71ae5a4SJacob Faibussowitsch namespace Petsc
12d71ae5a4SJacob Faibussowitsch {
13030f984aSJacob Faibussowitsch 
14d71ae5a4SJacob Faibussowitsch namespace device
15d71ae5a4SJacob Faibussowitsch {
1617f48955SJacob Faibussowitsch 
17d71ae5a4SJacob Faibussowitsch namespace cupm
18d71ae5a4SJacob Faibussowitsch {
1917f48955SJacob Faibussowitsch 
2017f48955SJacob Faibussowitsch // internal "impls" class for CUPMDevice. Each instance represents a single cupm device
2117f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
229371c9d4SSatish Balay class Device<T>::DeviceInternal {
2317f48955SJacob Faibussowitsch   const int        id_;
2417f48955SJacob Faibussowitsch   bool             devInitialized_ = false;
250e6b6b59SJacob Faibussowitsch   cupmDeviceProp_t dprop_{}; // cudaDeviceProp appears to be an actual struct, i.e. you can't
26a4af0ceeSJacob Faibussowitsch                              // initialize it with nullptr or NULL (i've tried)
27a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
28f3146f24SJacob Faibussowitsch   static PetscErrorCode CUPMAwareMPI_(bool *) noexcept;
29030f984aSJacob Faibussowitsch 
30030f984aSJacob Faibussowitsch public:
31030f984aSJacob Faibussowitsch   // default constructor
3217f48955SJacob Faibussowitsch   explicit constexpr DeviceInternal(int dev) noexcept : id_(dev) { }
33030f984aSJacob Faibussowitsch 
34030f984aSJacob Faibussowitsch   // gather all relevant information for a particular device, a cupmDeviceProp_t is
35030f984aSJacob Faibussowitsch   // usually sufficient here
36089fb57cSJacob Faibussowitsch   PetscErrorCode initialize() noexcept;
37089fb57cSJacob Faibussowitsch   PetscErrorCode configure() noexcept;
38089fb57cSJacob Faibussowitsch   PetscErrorCode view(PetscViewer) const noexcept;
39089fb57cSJacob Faibussowitsch   PetscErrorCode getattribute(PetscDeviceAttribute, void *) const noexcept;
40*5268dc8aSHong Zhang   PetscErrorCode shutdown() noexcept;
41a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
4217f48955SJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD auto id() const -> decltype(id_) { return id_; }
4317f48955SJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD auto initialized() const -> decltype(devInitialized_) { return devInitialized_; }
4417f48955SJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD auto prop() const -> const decltype(dprop_) & { return dprop_; }
45030f984aSJacob Faibussowitsch };
46030f984aSJacob Faibussowitsch 
47a4af0ceeSJacob Faibussowitsch // the goal here is simply to get the cupm backend to create its context, not to do any type of
48a4af0ceeSJacob Faibussowitsch // modification of it, or create objects (since these may be affected by subsequent
49a4af0ceeSJacob Faibussowitsch // configuration changes)
5017f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
51d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::DeviceInternal::initialize() noexcept
52d71ae5a4SJacob Faibussowitsch {
53030f984aSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
543ba16761SJacob Faibussowitsch   if (initialized()) PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
5517f48955SJacob Faibussowitsch   devInitialized_ = true;
56a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // need to do this BEFORE device has been set, although if the user
57a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // has already done this then we just ignore it
58a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (cupmSetDeviceFlags(cupmDeviceMapHost) == cupmErrorSetOnActiveProcess) {
59a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // reset the error if it was cupmErrorSetOnActiveProcess
60a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     const auto PETSC_UNUSED unused = cupmGetLastError();
610e6b6b59SJacob Faibussowitsch   } else PetscCallCUPM(cupmGetLastError());
62a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // cuda 5.0+ will create a context when cupmSetDevice is called
6348b2874dSJacob Faibussowitsch   if (cupmSetDevice(id()) != cupmErrorDeviceAlreadyInUse) PetscCallCUPM(cupmGetLastError());
6448b2874dSJacob Faibussowitsch   // and in case it doesn't, explicitly call init here
6548b2874dSJacob Faibussowitsch   PetscCallCUPM(cupmInit(0));
66*5268dc8aSHong Zhang #if PetscDefined(HAVE_CUDA)
67*5268dc8aSHong Zhang   // nvmlInit() deprecated in NVML 5.319
68*5268dc8aSHong Zhang   PetscCallNVML(nvmlInit_v2());
69*5268dc8aSHong Zhang #endif
70a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // where is this variable defined and when is it set? who knows! but it is defined and set
71a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // at this point. either way, each device must make this check since I guess MPI might not be
72a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // aware of all of them?
73a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (use_gpu_aware_mpi) {
740e6b6b59SJacob Faibussowitsch     bool aware;
750e6b6b59SJacob Faibussowitsch 
760e6b6b59SJacob Faibussowitsch     PetscCall(CUPMAwareMPI_(&aware));
77a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // For Open MPI, we could do a compile time check with
78100ffedbSJunchao Zhang     // "defined(PETSC_HAVE_OPENMPI) && defined(MPIX_CUDA_AWARE_SUPPORT) &&
79a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // MPIX_CUDA_AWARE_SUPPORT" to see if it is CUDA-aware. However, recent versions of IBM
80a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // Spectrum MPI (e.g., 10.3.1) on Summit meet above conditions, but one has to use jsrun
81a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // --smpiargs=-gpu to really enable GPU-aware MPI. So we do the check at runtime with a
82a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // code that works only with GPU-aware MPI.
830e6b6b59SJacob Faibussowitsch     if (PetscUnlikely(!aware)) {
843ba16761SJacob Faibussowitsch       PetscCall((*PetscErrorPrintf)("PETSc is configured with GPU support, but your MPI is not GPU-aware. For better performance, please use a GPU-aware MPI.\n"));
853ba16761SJacob Faibussowitsch       PetscCall((*PetscErrorPrintf)("If you do not care, add option -use_gpu_aware_mpi 0. To not see the message again, add the option to your .petscrc, OR add it to the env var PETSC_OPTIONS.\n"));
863ba16761SJacob Faibussowitsch       PetscCall((*PetscErrorPrintf)("If you do care, for IBM Spectrum MPI on OLCF Summit, you may need jsrun --smpiargs=-gpu.\n"));
873ba16761SJacob Faibussowitsch       PetscCall((*PetscErrorPrintf)("For Open MPI, you need to configure it --with-cuda (https://www.open-mpi.org/faq/?category=buildcuda)\n"));
883ba16761SJacob Faibussowitsch       PetscCall((*PetscErrorPrintf)("For MVAPICH2-GDR, you need to set MV2_USE_CUDA=1 (http://mvapich.cse.ohio-state.edu/userguide/gdr/)\n"));
893ba16761SJacob Faibussowitsch       PetscCall((*PetscErrorPrintf)("For Cray-MPICH, you need to set MPICH_GPU_SUPPORT_ENABLED=1 (man mpi to see manual of cray-mpich)\n"));
90a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       PETSCABORT(PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_LIB);
91a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     }
92a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   }
933ba16761SJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
94a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
95a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
9617f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
97d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::DeviceInternal::configure() noexcept
98d71ae5a4SJacob Faibussowitsch {
99a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
1000e6b6b59SJacob Faibussowitsch   PetscAssert(initialized(), PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_COR, "Device %d being configured before it was initialized", id());
101030f984aSJacob Faibussowitsch   // why on EARTH nvidia insists on making otherwise informational states into
102030f984aSJacob Faibussowitsch   // fully-fledged error codes is beyond me. Why couldn't a pointer to bool argument have
103030f984aSJacob Faibussowitsch   // sufficed?!?!?!
1049566063dSJacob Faibussowitsch   if (cupmSetDevice(id_) != cupmErrorDeviceAlreadyInUse) PetscCallCUPM(cupmGetLastError());
105a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // need to update the device properties
1069566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCallCUPM(cupmGetDeviceProperties(&dprop_, id_));
107456dbbcdSJunchao Zhang   PetscDeviceCUPMRuntimeArch = dprop_.major * 10 + dprop_.minor;
1089566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(PetscInfo(nullptr, "Configured device %d\n", id_));
1093ba16761SJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
110a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
111a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
11217f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
113d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::DeviceInternal::view(PetscViewer viewer) const noexcept
114d71ae5a4SJacob Faibussowitsch {
1159f196a02SMartin Diehl   PetscBool isascii;
116a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
117a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
1180e6b6b59SJacob Faibussowitsch   PetscAssert(initialized(), PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_COR, "Device %d being viewed before it was initialized or configured", id());
1190e6b6b59SJacob Faibussowitsch   // we don't print device-specific info in CI-mode
1203ba16761SJacob Faibussowitsch   if (PetscUnlikely(PetscCIEnabled)) PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
1219f196a02SMartin Diehl   PetscCall(PetscObjectTypeCompare(PetscObjectCast(viewer), PETSCVIEWERASCII, &isascii));
1229f196a02SMartin Diehl   if (isascii) {
12317f48955SJacob Faibussowitsch     MPI_Comm    comm;
12417f48955SJacob Faibussowitsch     PetscMPIInt rank;
125c0b02e83SStefano Zampini     PetscViewer sviewer;
12617f48955SJacob Faibussowitsch 
127b547d71cSNuno Nobre     int clock, memclock;
128b547d71cSNuno Nobre     PetscCallCUPM(cupmDeviceGetAttribute(&clock, cupmDevAttrClockRate, id_));
129b547d71cSNuno Nobre     PetscCallCUPM(cupmDeviceGetAttribute(&memclock, cupmDevAttrMemoryClockRate, id_));
130b547d71cSNuno Nobre 
1319566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscObjectGetComm(PetscObjectCast(viewer), &comm));
1329566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCallMPI(MPI_Comm_rank(comm, &rank));
1339566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerGetSubViewer(viewer, PETSC_COMM_SELF, &sviewer));
1340e6b6b59SJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "[%d] name: %s\n", rank, dprop_.name));
1359566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPushTab(sviewer));
1369566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Compute capability: %d.%d\n", dprop_.major, dprop_.minor));
1379566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Multiprocessor Count: %d\n", dprop_.multiProcessorCount));
1389566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Maximum Grid Dimensions: %d x %d x %d\n", dprop_.maxGridSize[0], dprop_.maxGridSize[1], dprop_.maxGridSize[2]));
1399566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Maximum Block Dimensions: %d x %d x %d\n", dprop_.maxThreadsDim[0], dprop_.maxThreadsDim[1], dprop_.maxThreadsDim[2]));
1409566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Maximum Threads Per Block: %d\n", dprop_.maxThreadsPerBlock));
1419566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Warp Size: %d\n", dprop_.warpSize));
1429566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Total Global Memory (bytes): %zu\n", dprop_.totalGlobalMem));
1439566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Total Constant Memory (bytes): %zu\n", dprop_.totalConstMem));
1449566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Shared Memory Per Block (bytes): %zu\n", dprop_.sharedMemPerBlock));
145b547d71cSNuno Nobre     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Multiprocessor Clock Rate (kHz): %d\n", clock));
146b547d71cSNuno Nobre     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Memory Clock Rate (kHz): %d\n", memclock));
1479566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Memory Bus Width (bits): %d\n", dprop_.memoryBusWidth));
148b547d71cSNuno Nobre     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Peak Memory Bandwidth (GB/s): %f\n", 2.0 * memclock * (dprop_.memoryBusWidth / 8) / 1.0e6));
1499566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Can map host memory: %s\n", dprop_.canMapHostMemory ? "PETSC_TRUE" : "PETSC_FALSE"));
1509566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Can execute multiple kernels concurrently: %s\n", dprop_.concurrentKernels ? "PETSC_TRUE" : "PETSC_FALSE"));
1519566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPopTab(sviewer));
1529566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerRestoreSubViewer(viewer, PETSC_COMM_SELF, &sviewer));
15317f48955SJacob Faibussowitsch   }
1543ba16761SJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
155a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
156a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
157a16fd2c9SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
158d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::DeviceInternal::getattribute(PetscDeviceAttribute attr, void *value) const noexcept
159d71ae5a4SJacob Faibussowitsch {
160a16fd2c9SJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
161a16fd2c9SJacob Faibussowitsch   PetscAssert(initialized(), PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_COR, "Device %d was not initialized", id());
162a16fd2c9SJacob Faibussowitsch   switch (attr) {
163d71ae5a4SJacob Faibussowitsch   case PETSC_DEVICE_ATTR_SIZE_T_SHARED_MEM_PER_BLOCK:
164d71ae5a4SJacob Faibussowitsch     *static_cast<std::size_t *>(value) = prop().sharedMemPerBlock;
165d71ae5a4SJacob Faibussowitsch   case PETSC_DEVICE_ATTR_MAX:
166d71ae5a4SJacob Faibussowitsch     break;
167a16fd2c9SJacob Faibussowitsch   }
1683ba16761SJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
169a16fd2c9SJacob Faibussowitsch }
170a16fd2c9SJacob Faibussowitsch 
171*5268dc8aSHong Zhang template <DeviceType T>
172*5268dc8aSHong Zhang PetscErrorCode Device<T>::DeviceInternal::shutdown() noexcept
173*5268dc8aSHong Zhang {
174*5268dc8aSHong Zhang   PetscFunctionBegin;
175*5268dc8aSHong Zhang   if (!initialized()) PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
176*5268dc8aSHong Zhang #if PetscDefined(HAVE_CUDA)
177*5268dc8aSHong Zhang   PetscCallNVML(nvmlShutdown());
178*5268dc8aSHong Zhang #endif
179*5268dc8aSHong Zhang   PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
180*5268dc8aSHong Zhang }
181*5268dc8aSHong Zhang 
182a4af0ceeSJacob Faibussowitsch static std::jmp_buf cupmMPIAwareJumpBuffer;
183a4af0ceeSJacob Faibussowitsch static bool         cupmMPIAwareJumpBufferSet;
184a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
185a4af0ceeSJacob Faibussowitsch // godspeed to anyone that attempts to call this function
186d71ae5a4SJacob Faibussowitsch void SilenceVariableIsNotNeededAndWillNotBeEmittedWarning_ThisFunctionShouldNeverBeCalled()
187d71ae5a4SJacob Faibussowitsch {
1883ba16761SJacob Faibussowitsch   PETSCABORT(MPI_COMM_NULL, (PetscErrorCode)INT_MAX);
189a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (cupmMPIAwareJumpBufferSet) (void)cupmMPIAwareJumpBuffer;
190a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
191a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
19217f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
193f3146f24SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::DeviceInternal::CUPMAwareMPI_(bool *awareness) noexcept
194d71ae5a4SJacob Faibussowitsch {
19582488018SJacob Faibussowitsch   constexpr int hbuf[]            = {1, 0};
196a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   int          *dbuf              = nullptr;
197a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   const auto    cupmSignalHandler = [](int signal, void *ptr) -> PetscErrorCode {
198a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     if ((signal == SIGSEGV) && cupmMPIAwareJumpBufferSet) std::longjmp(cupmMPIAwareJumpBuffer, 1);
199a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     return PetscSignalHandlerDefault(signal, ptr);
200a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   };
201a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
202a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
2030e6b6b59SJacob Faibussowitsch   *awareness = false;
20482488018SJacob Faibussowitsch   PetscCallCUPM(cupmMalloc(reinterpret_cast<void **>(&dbuf), sizeof(hbuf)));
20582488018SJacob Faibussowitsch   PetscCallCUPM(cupmMemcpy(dbuf, hbuf, sizeof(hbuf), cupmMemcpyHostToDevice));
2060e6b6b59SJacob Faibussowitsch   PetscCallCUPM(cupmDeviceSynchronize());
2070e6b6b59SJacob Faibussowitsch   PetscCall(PetscPushSignalHandler(cupmSignalHandler, nullptr));
208a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   cupmMPIAwareJumpBufferSet = true;
209aa16454fSStefano Zampini   if (!setjmp(cupmMPIAwareJumpBuffer) && !MPI_Allreduce(dbuf, dbuf + 1, 1, MPI_INT, MPI_SUM, PETSC_COMM_SELF)) *awareness = true;
210a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   cupmMPIAwareJumpBufferSet = false;
2110e6b6b59SJacob Faibussowitsch   PetscCall(PetscPopSignalHandler());
2120e6b6b59SJacob Faibussowitsch   PetscCallCUPM(cupmFree(dbuf));
2133ba16761SJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
214a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
215a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
21617f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
217d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::finalize_() noexcept
218d71ae5a4SJacob Faibussowitsch {
219a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
2203ba16761SJacob Faibussowitsch   if (PetscUnlikely(!initialized_)) PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
221*5268dc8aSHong Zhang   for (auto &&device : devices_) {
222*5268dc8aSHong Zhang     if (device) PetscCall(device->shutdown());
223*5268dc8aSHong Zhang     device.reset();
224*5268dc8aSHong Zhang   }
22517f48955SJacob Faibussowitsch   defaultDevice_ = PETSC_CUPM_DEVICE_NONE; // disabled by default
22617f48955SJacob Faibussowitsch   initialized_   = false;
2273ba16761SJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
228a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
229a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
23017f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
231f3146f24SJacob Faibussowitsch PETSC_NODISCARD static PETSC_CONSTEXPR_14 const char *CUPM_VISIBLE_DEVICES() noexcept
232d71ae5a4SJacob Faibussowitsch {
233e5265fafSJacob Faibussowitsch   switch (T) {
234d71ae5a4SJacob Faibussowitsch   case DeviceType::CUDA:
235d71ae5a4SJacob Faibussowitsch     return "CUDA_VISIBLE_DEVICES";
236d71ae5a4SJacob Faibussowitsch   case DeviceType::HIP:
237d71ae5a4SJacob Faibussowitsch     return "HIP_VISIBLE_DEVICES";
238e5265fafSJacob Faibussowitsch   }
239e5265fafSJacob Faibussowitsch   PetscUnreachable();
240e5265fafSJacob Faibussowitsch   return "PETSC_ERROR_PLIB";
241e5265fafSJacob Faibussowitsch }
242e5265fafSJacob Faibussowitsch 
2438c2ff9f7SBarry Smith /*
2448c2ff9f7SBarry Smith      The default device ID is
2458c2ff9f7SBarry Smith        MPI     -- rank % number_local_devices
2468c2ff9f7SBarry Smith        PyTorch -- getenv("LOCAL_RANK")
2478c2ff9f7SBarry Smith */
248e5265fafSJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
249d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::initialize(MPI_Comm comm, PetscInt *defaultDeviceId, PetscBool *defaultView, PetscDeviceInitType *defaultInitType) noexcept
250d71ae5a4SJacob Faibussowitsch {
2510e6b6b59SJacob Faibussowitsch   auto initId   = std::make_pair(*defaultDeviceId, PETSC_FALSE);
2520e6b6b59SJacob Faibussowitsch   auto initView = std::make_pair(*defaultView, PETSC_FALSE);
2530e6b6b59SJacob Faibussowitsch   auto initType = std::make_pair(*defaultInitType, PETSC_FALSE);
2541c06a947SJacob Faibussowitsch   int  ndev     = 0;
255a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
256a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
2573ba16761SJacob Faibussowitsch   if (initialized_) PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
25817f48955SJacob Faibussowitsch   initialized_ = true;
2599566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(PetscRegisterFinalize(finalize_));
2600e6b6b59SJacob Faibussowitsch   PetscCall(base_type::PetscOptionDeviceAll(comm, initType, initId, initView));
261a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
2620e6b6b59SJacob Faibussowitsch   if (initType.first == PETSC_DEVICE_INIT_NONE) {
2630e6b6b59SJacob Faibussowitsch     initId.first = PETSC_CUPM_DEVICE_NONE;
2640e6b6b59SJacob Faibussowitsch   } else if (const auto cerr = cupmGetDeviceCount(&ndev)) {
2656d70ba19SJacob Faibussowitsch     auto PETSC_UNUSED ignored = cupmGetLastError();
2661015a2a4SJacob Faibussowitsch 
2671015a2a4SJacob Faibussowitsch     PetscCheck((initType.first != PETSC_DEVICE_INIT_EAGER) && !initView.first, comm, PETSC_ERR_USER_INPUT, "Cannot eagerly initialize %s, as doing so results in %s error %d (%s) : %s", cupmName(), cupmName(), static_cast<PetscErrorCode>(cerr), cupmGetErrorName(cerr), cupmGetErrorString(cerr));
2681c06a947SJacob Faibussowitsch     // we won't be initializing anything anyways
2690e6b6b59SJacob Faibussowitsch     initType.first = PETSC_DEVICE_INIT_NONE;
2701c06a947SJacob Faibussowitsch     // save the error code for later
2710e6b6b59SJacob Faibussowitsch     initId.first = -static_cast<decltype(initId.first)>(cerr);
272e5265fafSJacob Faibussowitsch   }
273a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
2741c06a947SJacob Faibussowitsch   // check again for init type, since the device count may have changed it
2750e6b6b59SJacob Faibussowitsch   if (initType.first == PETSC_DEVICE_INIT_NONE) {
2761c06a947SJacob Faibussowitsch     // id < 0 (excluding PETSC_DECIDE) indicates an error has occurred during setup
2770e6b6b59SJacob Faibussowitsch     if ((initId.first > 0) || (initId.first == PETSC_DECIDE)) initId.first = PETSC_CUPM_DEVICE_NONE;
2780e6b6b59SJacob Faibussowitsch     // initType overrides initView
2790e6b6b59SJacob Faibussowitsch     initView.first = PETSC_FALSE;
280b2f36b75SJacob Faibussowitsch   } else {
2819566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscDeviceCheckDeviceCount_Internal(ndev));
2820e6b6b59SJacob Faibussowitsch     if (initId.first == PETSC_DECIDE) {
283a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       if (ndev) {
284a3754205SBarry Smith         /* TORCHELASTIC_RUN_ID is used as a proxy to determine if the current process was launched with torchrun */
285a3754205SBarry Smith         char *pytorch_exists = (char *)getenv("TORCHELASTIC_RUN_ID");
2868c2ff9f7SBarry Smith         char *pytorch_rank   = (char *)getenv("LOCAL_RANK");
287a3754205SBarry Smith 
288a3754205SBarry Smith         if (pytorch_exists && pytorch_rank) {
2898c2ff9f7SBarry Smith           char *endptr;
2908c2ff9f7SBarry Smith 
2918c2ff9f7SBarry Smith           initId.first = (PetscInt)strtol(pytorch_rank, &endptr, 10);
2928c2ff9f7SBarry Smith           PetscCheck(initId.first < ndev, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_LIB, "PyTorch environmental variable LOCAL_RANK %s > number devices %d", pytorch_rank, ndev);
2938c2ff9f7SBarry Smith         } else {
294a4af0ceeSJacob Faibussowitsch           PetscMPIInt rank;
295a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
2969566063dSJacob Faibussowitsch           PetscCallMPI(MPI_Comm_rank(comm, &rank));
2970e6b6b59SJacob Faibussowitsch           initId.first = rank % ndev;
2988c2ff9f7SBarry Smith         }
2990e6b6b59SJacob Faibussowitsch       } else initId.first = 0;
300a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     }
3010e6b6b59SJacob Faibussowitsch     if (initView.first) initType.first = PETSC_DEVICE_INIT_EAGER;
302a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   }
303a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
30417f48955SJacob Faibussowitsch   static_assert(std::is_same<PetscMPIInt, decltype(defaultDevice_)>::value, "");
3050e6b6b59SJacob Faibussowitsch   // initId.first is PetscInt, _defaultDevice is int
3060e6b6b59SJacob Faibussowitsch   PetscCall(PetscMPIIntCast(initId.first, &defaultDevice_));
307a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // record the results of the initialization
3080e6b6b59SJacob Faibussowitsch   *defaultDeviceId = initId.first;
3090e6b6b59SJacob Faibussowitsch   *defaultView     = initView.first;
3100e6b6b59SJacob Faibussowitsch   *defaultInitType = initType.first;
3113ba16761SJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
312a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
313a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
31417f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
315d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::init_device_id_(PetscInt *inid) const noexcept
316d71ae5a4SJacob Faibussowitsch {
3174acaeda9SJunchao Zhang   const auto id   = *inid == PETSC_DECIDE ? defaultDevice_ : (int)*inid;
318bf025ffbSJacob Faibussowitsch   const auto cerr = static_cast<cupmError_t>(-defaultDevice_);
319a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
320a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
321bf025ffbSJacob Faibussowitsch   PetscCheck(defaultDevice_ != PETSC_CUPM_DEVICE_NONE, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_ARG_WRONGSTATE, "Trying to retrieve a %s PetscDevice when it has been disabled", cupmName());
322bf025ffbSJacob Faibussowitsch   PetscCheck(defaultDevice_ >= 0, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_GPU, "Cannot lazily initialize PetscDevice: %s error %d (%s) : %s", cupmName(), static_cast<PetscErrorCode>(cerr), cupmGetErrorName(cerr), cupmGetErrorString(cerr));
3234acaeda9SJunchao Zhang   PetscAssert(static_cast<decltype(devices_.size())>(id) < devices_.size(), PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_ARG_OUTOFRANGE, "Only supports %zu number of devices but trying to get device with id %d", devices_.size(), id);
3240e6b6b59SJacob Faibussowitsch 
3250e6b6b59SJacob Faibussowitsch   if (!devices_[id]) devices_[id] = util::make_unique<DeviceInternal>(id);
3264acaeda9SJunchao Zhang   PetscAssert(id == devices_[id]->id(), PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_PLIB, "Entry %d contains device with mismatching id %d", id, devices_[id]->id());
3279566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(devices_[id]->initialize());
3280e6b6b59SJacob Faibussowitsch   *inid = id;
3293ba16761SJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
330a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
331a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
33217f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
333d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::configure_device_(PetscDevice device) noexcept
334d71ae5a4SJacob Faibussowitsch {
335a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
3369566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(devices_[device->deviceId]->configure());
3373ba16761SJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
338a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
339a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
34017f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
341d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::view_device_(PetscDevice device, PetscViewer viewer) noexcept
342d71ae5a4SJacob Faibussowitsch {
343a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
344a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // now this __shouldn't__ reconfigure the device, but there is a petscinfo call to indicate
345a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // it is being reconfigured
3469566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(devices_[device->deviceId]->configure());
3479566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(devices_[device->deviceId]->view(viewer));
3483ba16761SJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
349030f984aSJacob Faibussowitsch }
350030f984aSJacob Faibussowitsch 
351a16fd2c9SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
352d71ae5a4SJacob Faibussowitsch PetscErrorCode Device<T>::get_attribute_(PetscInt id, PetscDeviceAttribute attr, void *value) noexcept
353d71ae5a4SJacob Faibussowitsch {
354a16fd2c9SJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
3550e6b6b59SJacob Faibussowitsch   PetscCall(devices_[id]->getattribute(attr, value));
3563ba16761SJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(PETSC_SUCCESS);
357a16fd2c9SJacob Faibussowitsch }
358a16fd2c9SJacob Faibussowitsch 
359030f984aSJacob Faibussowitsch // explicitly instantiate the classes
360030f984aSJacob Faibussowitsch #if PetscDefined(HAVE_CUDA)
36117f48955SJacob Faibussowitsch template class Device<DeviceType::CUDA>;
362030f984aSJacob Faibussowitsch #endif
363030f984aSJacob Faibussowitsch #if PetscDefined(HAVE_HIP)
36417f48955SJacob Faibussowitsch template class Device<DeviceType::HIP>;
365030f984aSJacob Faibussowitsch #endif
366030f984aSJacob Faibussowitsch 
3670e6b6b59SJacob Faibussowitsch } // namespace cupm
36817f48955SJacob Faibussowitsch 
3690e6b6b59SJacob Faibussowitsch } // namespace device
37017f48955SJacob Faibussowitsch 
371030f984aSJacob Faibussowitsch } // namespace Petsc
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