xref: /petsc/src/sys/objects/device/impls/cupm/cupmdevice.cxx (revision 9371c9d470a9602b6d10a8bf50c9b2280a79e45a)
1030f984aSJacob Faibussowitsch #include "../../interface/cupmdevice.hpp"
2a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #include <algorithm>
3a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #include <csetjmp> // for cuda mpi awareness
4a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #include <csignal> // SIGSEGV
5a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #include <iterator>
6a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #include <type_traits>
7030f984aSJacob Faibussowitsch 
8a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #if PetscDefined(USE_LOG)
9a4af0ceeSJacob Faibussowitsch PETSC_INTERN PetscErrorCode PetscLogInitialize(void);
10a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #else
11a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #define PetscLogInitialize() 0
12a4af0ceeSJacob Faibussowitsch #endif
13a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
14*9371c9d4SSatish Balay namespace Petsc {
15030f984aSJacob Faibussowitsch 
16*9371c9d4SSatish Balay namespace Device {
1717f48955SJacob Faibussowitsch 
18*9371c9d4SSatish Balay namespace CUPM {
1917f48955SJacob Faibussowitsch 
2017f48955SJacob Faibussowitsch // internal "impls" class for CUPMDevice. Each instance represents a single cupm device
2117f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
22*9371c9d4SSatish Balay class Device<T>::DeviceInternal {
2317f48955SJacob Faibussowitsch   const int        id_;
2417f48955SJacob Faibussowitsch   bool             devInitialized_ = false;
2517f48955SJacob 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 
2817f48955SJacob Faibussowitsch   PETSC_CXX_COMPAT_DECL(bool CUPMAwareMPI_());
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
36a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD PetscErrorCode initialize() noexcept;
37a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD PetscErrorCode configure() noexcept;
38a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD PetscErrorCode view(PetscViewer) const noexcept;
39a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD PetscErrorCode finalize() noexcept;
40a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
4117f48955SJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD auto id() const -> decltype(id_) { return id_; }
4217f48955SJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD auto initialized() const -> decltype(devInitialized_) { return devInitialized_; }
4317f48955SJacob Faibussowitsch   PETSC_NODISCARD auto prop() const -> const decltype(dprop_) & { return dprop_; }
44a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
45a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // factory
46*9371c9d4SSatish Balay   PETSC_CXX_COMPAT_DECL(std::unique_ptr<DeviceInternal> makeDevice(int i)) { return std::unique_ptr<DeviceInternal>(new DeviceInternal(i)); }
47030f984aSJacob Faibussowitsch };
48030f984aSJacob Faibussowitsch 
49a4af0ceeSJacob Faibussowitsch // the goal here is simply to get the cupm backend to create its context, not to do any type of
50a4af0ceeSJacob Faibussowitsch // modification of it, or create objects (since these may be affected by subsequent
51a4af0ceeSJacob Faibussowitsch // configuration changes)
5217f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
53*9371c9d4SSatish Balay PetscErrorCode Device<T>::DeviceInternal::initialize() noexcept {
54030f984aSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
5517f48955SJacob Faibussowitsch   if (devInitialized_) PetscFunctionReturn(0);
5617f48955SJacob Faibussowitsch   devInitialized_ = true;
57a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // need to do this BEFORE device has been set, although if the user
58a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // has already done this then we just ignore it
59a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (cupmSetDeviceFlags(cupmDeviceMapHost) == cupmErrorSetOnActiveProcess) {
60a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // reset the error if it was cupmErrorSetOnActiveProcess
61a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     const auto PETSC_UNUSED unused = cupmGetLastError();
62*9371c9d4SSatish Balay   } else {
63*9371c9d4SSatish Balay     PetscCallCUPM(cupmGetLastError());
64*9371c9d4SSatish Balay   }
65a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // cuda 5.0+ will create a context when cupmSetDevice is called
669566063dSJacob Faibussowitsch   if (cupmSetDevice(id_) != cupmErrorDeviceAlreadyInUse) PetscCallCUPM(cupmGetLastError());
67a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // forces cuda < 5.0 to initialize a context
689566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCallCUPM(cupmFree(nullptr));
69a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // where is this variable defined and when is it set? who knows! but it is defined and set
70a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // at this point. either way, each device must make this check since I guess MPI might not be
71a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // aware of all of them?
72a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (use_gpu_aware_mpi) {
73a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // For OpenMPI, we could do a compile time check with
74a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // "defined(PETSC_HAVE_OMPI_MAJOR_VERSION) && defined(MPIX_CUDA_AWARE_SUPPORT) &&
75a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // MPIX_CUDA_AWARE_SUPPORT" to see if it is CUDA-aware. However, recent versions of IBM
76a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // Spectrum MPI (e.g., 10.3.1) on Summit meet above conditions, but one has to use jsrun
77a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // --smpiargs=-gpu to really enable GPU-aware MPI. So we do the check at runtime with a
78a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // code that works only with GPU-aware MPI.
7917f48955SJacob Faibussowitsch     if (PetscUnlikely(!CUPMAwareMPI_())) {
80a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       (*PetscErrorPrintf)("PETSc is configured with GPU support, but your MPI is not GPU-aware. For better performance, please use a GPU-aware MPI.\n");
81a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       (*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");
82a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       (*PetscErrorPrintf)("If you do care, for IBM Spectrum MPI on OLCF Summit, you may need jsrun --smpiargs=-gpu.\n");
83a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       (*PetscErrorPrintf)("For OpenMPI, you need to configure it --with-cuda (https://www.open-mpi.org/faq/?category=buildcuda)\n");
84a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       (*PetscErrorPrintf)("For MVAPICH2-GDR, you need to set MV2_USE_CUDA=1 (http://mvapich.cse.ohio-state.edu/userguide/gdr/)\n");
85a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       (*PetscErrorPrintf)("For Cray-MPICH, you need to set MPICH_RDMA_ENABLED_CUDA=1 (https://www.olcf.ornl.gov/tutorials/gpudirect-mpich-enabled-cuda/)\n");
86a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       PETSCABORT(PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_LIB);
87a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     }
88a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   }
89a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
90a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
91a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
9217f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
93*9371c9d4SSatish Balay PetscErrorCode Device<T>::DeviceInternal::configure() noexcept {
94a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
95bf025ffbSJacob Faibussowitsch   PetscAssert(devInitialized_, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_COR, "Device %d being configured before it was initialized", id_);
96030f984aSJacob Faibussowitsch   // why on EARTH nvidia insists on making otherwise informational states into
97030f984aSJacob Faibussowitsch   // fully-fledged error codes is beyond me. Why couldn't a pointer to bool argument have
98030f984aSJacob Faibussowitsch   // sufficed?!?!?!
999566063dSJacob Faibussowitsch   if (cupmSetDevice(id_) != cupmErrorDeviceAlreadyInUse) PetscCallCUPM(cupmGetLastError());
100a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // need to update the device properties
1019566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCallCUPM(cupmGetDeviceProperties(&dprop_, id_));
1029566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(PetscInfo(nullptr, "Configured device %d\n", id_));
103a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
104a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
105a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
10617f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
107*9371c9d4SSatish Balay PetscErrorCode Device<T>::DeviceInternal::view(PetscViewer viewer) const noexcept {
108a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscBool iascii;
109a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
110a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
111bf025ffbSJacob Faibussowitsch   PetscAssert(devInitialized_, PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_COR, "Device %d being viewed before it was initialized or configured", id_);
1129566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(PetscObjectTypeCompare(PetscObjectCast(viewer), PETSCVIEWERASCII, &iascii));
11317f48955SJacob Faibussowitsch   if (iascii) {
11417f48955SJacob Faibussowitsch     MPI_Comm    comm;
11517f48955SJacob Faibussowitsch     PetscMPIInt rank;
116c0b02e83SStefano Zampini     PetscViewer sviewer;
11717f48955SJacob Faibussowitsch 
1189566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscObjectGetComm(PetscObjectCast(viewer), &comm));
1199566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCallMPI(MPI_Comm_rank(comm, &rank));
1209566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerGetSubViewer(viewer, PETSC_COMM_SELF, &sviewer));
1219566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "[%d] device %d: %s\n", rank, id_, dprop_.name));
1229566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPushTab(sviewer));
1239566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Compute capability: %d.%d\n", dprop_.major, dprop_.minor));
1249566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Multiprocessor Count: %d\n", dprop_.multiProcessorCount));
1259566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Maximum Grid Dimensions: %d x %d x %d\n", dprop_.maxGridSize[0], dprop_.maxGridSize[1], dprop_.maxGridSize[2]));
1269566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Maximum Block Dimensions: %d x %d x %d\n", dprop_.maxThreadsDim[0], dprop_.maxThreadsDim[1], dprop_.maxThreadsDim[2]));
1279566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Maximum Threads Per Block: %d\n", dprop_.maxThreadsPerBlock));
1289566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Warp Size: %d\n", dprop_.warpSize));
1299566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Total Global Memory (bytes): %zu\n", dprop_.totalGlobalMem));
1309566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Total Constant Memory (bytes): %zu\n", dprop_.totalConstMem));
1319566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Shared Memory Per Block (bytes): %zu\n", dprop_.sharedMemPerBlock));
1329566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Multiprocessor Clock Rate (KHz): %d\n", dprop_.clockRate));
1339566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Memory Clock Rate (KHz): %d\n", dprop_.memoryClockRate));
1349566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Memory Bus Width (bits): %d\n", dprop_.memoryBusWidth));
1359566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Peak Memory Bandwidth (GB/s): %f\n", 2.0 * dprop_.memoryClockRate * (dprop_.memoryBusWidth / 8) / 1.0e6));
1369566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Can map host memory: %s\n", dprop_.canMapHostMemory ? "PETSC_TRUE" : "PETSC_FALSE"));
1379566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPrintf(sviewer, "Can execute multiple kernels concurrently: %s\n", dprop_.concurrentKernels ? "PETSC_TRUE" : "PETSC_FALSE"));
1389566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerASCIIPopTab(sviewer));
1399566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerFlush(sviewer));
1409566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerRestoreSubViewer(viewer, PETSC_COMM_SELF, &sviewer));
1419566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscViewerFlush(viewer));
14217f48955SJacob Faibussowitsch   }
143a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
144a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
145a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
146a4af0ceeSJacob Faibussowitsch static std::jmp_buf cupmMPIAwareJumpBuffer;
147a4af0ceeSJacob Faibussowitsch static bool         cupmMPIAwareJumpBufferSet;
148a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
149a4af0ceeSJacob Faibussowitsch // godspeed to anyone that attempts to call this function
150*9371c9d4SSatish Balay void SilenceVariableIsNotNeededAndWillNotBeEmittedWarning_ThisFunctionShouldNeverBeCalled() {
151a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PETSCABORT(MPI_COMM_NULL, INT_MAX);
152a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (cupmMPIAwareJumpBufferSet) (void)cupmMPIAwareJumpBuffer;
153a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
154a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
155*9371c9d4SSatish Balay #define CHKCUPMAWARE(...) \
156*9371c9d4SSatish Balay   do { \
1575f80ce2aSJacob Faibussowitsch     cupmError_t cerr_ = __VA_ARGS__; \
1585f80ce2aSJacob Faibussowitsch     if (PetscUnlikely(cerr_ != cupmSuccess)) return false; \
1595f80ce2aSJacob Faibussowitsch   } while (0)
160a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
16117f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
162*9371c9d4SSatish Balay PETSC_CXX_COMPAT_DEFN(bool Device<T>::DeviceInternal::CUPMAwareMPI_()) {
163a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   constexpr int  bufSize           = 2;
164a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   constexpr int  hbuf[bufSize]     = {1, 0};
165a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   int           *dbuf              = nullptr;
16617f48955SJacob Faibussowitsch   constexpr auto bytes             = bufSize * sizeof(*dbuf);
16717f48955SJacob Faibussowitsch   auto           awareness         = false;
168a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   const auto     cupmSignalHandler = [](int signal, void *ptr) -> PetscErrorCode {
169a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     if ((signal == SIGSEGV) && cupmMPIAwareJumpBufferSet) std::longjmp(cupmMPIAwareJumpBuffer, 1);
170a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     return PetscSignalHandlerDefault(signal, ptr);
171a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   };
172a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
173a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
1745f80ce2aSJacob Faibussowitsch   CHKCUPMAWARE(cupmMalloc(reinterpret_cast<void **>(&dbuf), bytes));
1755f80ce2aSJacob Faibussowitsch   CHKCUPMAWARE(cupmMemcpy(dbuf, hbuf, bytes, cupmMemcpyHostToDevice));
1769566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCallAbort(PETSC_COMM_SELF, PetscPushSignalHandler(cupmSignalHandler, nullptr));
177a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   cupmMPIAwareJumpBufferSet = true;
178a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (setjmp(cupmMPIAwareJumpBuffer)) {
179a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // if a segv was triggered in the MPI_Allreduce below, it is very likely due to MPI not
180a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // being GPU-aware
181a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     awareness = false;
182a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // control flow up until this point:
18317f48955SJacob Faibussowitsch     // 1. CUPMDevice<T>::CUPMDeviceInternal::MPICUPMAware__()
184a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // 2. MPI_Allreduce
185a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // 3. SIGSEGV
186a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // 4. PetscSignalHandler_Private
187a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // 5. cupmSignalHandler (lambda function)
188a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // 6. here
189a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // PetscSignalHandler_Private starts with PetscFunctionBegin and is pushed onto the stack
190a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // so we must undo this. This would be most naturally done in cupmSignalHandler, however
191a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // the C/C++ standard dictates:
192a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     //
193a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // After invoking longjmp(), non-volatile-qualified local objects should not be accessed if
194a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // their values could have changed since the invocation of setjmp(). Their value in this
195a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // case is considered indeterminate, and accessing them is undefined behavior.
196a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     //
197a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // so for safety (since we don't know what PetscStackPop may try to read/declare) we do it
198a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     // outside of the longjmp control flow
199a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     PetscStackPop;
200a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   } else if (!MPI_Allreduce(dbuf, dbuf + 1, 1, MPI_INT, MPI_SUM, PETSC_COMM_SELF)) awareness = true;
201a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   cupmMPIAwareJumpBufferSet = false;
2029566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCallAbort(PETSC_COMM_SELF, PetscPopSignalHandler());
2035f80ce2aSJacob Faibussowitsch   CHKCUPMAWARE(cupmFree(dbuf));
204a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(awareness);
205a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
206a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
207bf025ffbSJacob Faibussowitsch #undef CHKCUPMAWARE
208bf025ffbSJacob Faibussowitsch 
20917f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
210*9371c9d4SSatish Balay PetscErrorCode Device<T>::DeviceInternal::finalize() noexcept {
211a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
21217f48955SJacob Faibussowitsch   devInitialized_ = false;
213a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
214a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
215a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
21617f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
217*9371c9d4SSatish Balay PetscErrorCode Device<T>::finalize_() noexcept {
218a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
21917f48955SJacob Faibussowitsch   if (!initialized_) PetscFunctionReturn(0);
22017f48955SJacob Faibussowitsch   for (auto &&device : devices_) {
221a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     if (device) {
2229566063dSJacob Faibussowitsch       PetscCall(device->finalize());
223a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       device.reset();
224a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     }
225a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   }
22617f48955SJacob Faibussowitsch   defaultDevice_ = PETSC_CUPM_DEVICE_NONE; // disabled by default
22717f48955SJacob Faibussowitsch   initialized_   = false;
228a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
229a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
230a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
23117f48955SJacob Faibussowitsch // these functions should be named identically to the option they produce where "CUPMTYPE" and
23217f48955SJacob Faibussowitsch // "cupmtype" are the uppercase and lowercase string versions of the cupm backend respectively
23317f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
234*9371c9d4SSatish Balay PETSC_CXX_COMPAT_DECL(PETSC_CONSTEXPR_14 const char *PetscDevice_CUPMTYPE_Options()) {
23517f48955SJacob Faibussowitsch   switch (T) {
23617f48955SJacob Faibussowitsch   case DeviceType::CUDA: return "PetscDevice CUDA Options";
23717f48955SJacob Faibussowitsch   case DeviceType::HIP: return "PetscDevice HIP Options";
23817f48955SJacob Faibussowitsch   }
239bf025ffbSJacob Faibussowitsch   PetscUnreachable();
240bf025ffbSJacob Faibussowitsch   return "PETSC_ERROR_PLIB";
241a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
242a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
24317f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
244*9371c9d4SSatish Balay PETSC_CXX_COMPAT_DECL(PETSC_CONSTEXPR_14 const char *device_enable_cupmtype()) {
24517f48955SJacob Faibussowitsch   switch (T) {
24617f48955SJacob Faibussowitsch   case DeviceType::CUDA: return "-device_enable_cuda";
24717f48955SJacob Faibussowitsch   case DeviceType::HIP: return "-device_enable_hip";
24817f48955SJacob Faibussowitsch   }
249bf025ffbSJacob Faibussowitsch   PetscUnreachable();
250bf025ffbSJacob Faibussowitsch   return "PETSC_ERROR_PLIB";
25117f48955SJacob Faibussowitsch }
252a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
25317f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
254*9371c9d4SSatish Balay PETSC_CXX_COMPAT_DECL(PETSC_CONSTEXPR_14 const char *device_select_cupmtype()) {
25517f48955SJacob Faibussowitsch   switch (T) {
25617f48955SJacob Faibussowitsch   case DeviceType::CUDA: return "-device_select_cuda";
25717f48955SJacob Faibussowitsch   case DeviceType::HIP: return "-device_select_hip";
25817f48955SJacob Faibussowitsch   }
259bf025ffbSJacob Faibussowitsch   PetscUnreachable();
260bf025ffbSJacob Faibussowitsch   return "PETSC_ERROR_PLIB";
26117f48955SJacob Faibussowitsch }
262a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
26317f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
264*9371c9d4SSatish Balay PETSC_CXX_COMPAT_DECL(PETSC_CONSTEXPR_14 const char *device_view_cupmtype()) {
26517f48955SJacob Faibussowitsch   switch (T) {
26617f48955SJacob Faibussowitsch   case DeviceType::CUDA: return "-device_view_cuda";
26717f48955SJacob Faibussowitsch   case DeviceType::HIP: return "-device_view_hip";
26817f48955SJacob Faibussowitsch   }
269bf025ffbSJacob Faibussowitsch   PetscUnreachable();
270bf025ffbSJacob Faibussowitsch   return "PETSC_ERROR_PLIB";
27117f48955SJacob Faibussowitsch }
27217f48955SJacob Faibussowitsch 
27317f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
274*9371c9d4SSatish Balay PETSC_CXX_COMPAT_DECL(PETSC_CONSTEXPR_14 const char *CUPM_VISIBLE_DEVICES()) {
275e5265fafSJacob Faibussowitsch   switch (T) {
276e5265fafSJacob Faibussowitsch   case DeviceType::CUDA: return "CUDA_VISIBLE_DEVICES";
277e5265fafSJacob Faibussowitsch   case DeviceType::HIP: return "HIP_VISIBLE_DEVICES";
278e5265fafSJacob Faibussowitsch   }
279e5265fafSJacob Faibussowitsch   PetscUnreachable();
280e5265fafSJacob Faibussowitsch   return "PETSC_ERROR_PLIB";
281e5265fafSJacob Faibussowitsch }
282e5265fafSJacob Faibussowitsch 
283e5265fafSJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
284*9371c9d4SSatish Balay PetscErrorCode Device<T>::initialize(MPI_Comm comm, PetscInt *defaultDeviceId, PetscDeviceInitType *defaultInitType) noexcept {
285a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscInt  initTypeCUPM = *defaultInitType, id = *defaultDeviceId;
286a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscBool view = PETSC_FALSE, flg;
2871c06a947SJacob Faibussowitsch   int       ndev = 0;
288a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
289a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
29017f48955SJacob Faibussowitsch   if (initialized_) PetscFunctionReturn(0);
29117f48955SJacob Faibussowitsch   initialized_ = true;
2929566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(PetscRegisterFinalize(finalize_));
293a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
294a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   {
29517f48955SJacob Faibussowitsch     // the functions to populate the command line strings are named after the string they return
296d0609cedSBarry Smith     PetscOptionsBegin(comm, nullptr, PetscDevice_CUPMTYPE_Options<T>(), "Sys");
2979566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscOptionsEList(device_enable_cupmtype<T>(), "How (or whether) to initialize a device", "CUPMDevice<CUPMDeviceType>::initialize()", PetscDeviceInitTypes, 3, PetscDeviceInitTypes[initTypeCUPM], &initTypeCUPM, nullptr));
2989566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscOptionsRangeInt(device_select_cupmtype<T>(), "Which device to use. Pass " PetscStringize(PETSC_DECIDE) " to have PETSc decide or (given they exist) [0-NUM_DEVICE) for a specific device", "PetscDeviceCreate", id, &id, nullptr, PETSC_DECIDE, std::numeric_limits<decltype(defaultDevice_)>::max()));
2999566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscOptionsBool(device_view_cupmtype<T>(), "Display device information and assignments (forces eager initialization)", nullptr, view, &view, &flg));
300d0609cedSBarry Smith     PetscOptionsEnd();
301a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   }
302a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
3031c06a947SJacob Faibussowitsch   if (initTypeCUPM == PETSC_DEVICE_INIT_NONE) {
3041c06a947SJacob Faibussowitsch     id = PETSC_CUPM_DEVICE_NONE;
3051c06a947SJacob Faibussowitsch   } else if (auto cerr = cupmGetDeviceCount(&ndev)) {
3066d70ba19SJacob Faibussowitsch     auto PETSC_UNUSED ignored = cupmGetLastError();
3071c06a947SJacob Faibussowitsch     // we won't be initializing anything anyways
3081c06a947SJacob Faibussowitsch     initTypeCUPM              = PETSC_DEVICE_INIT_NONE;
3091c06a947SJacob Faibussowitsch     // save the error code for later
3101c06a947SJacob Faibussowitsch     id                        = -static_cast<decltype(id)>(cerr);
3111c06a947SJacob Faibussowitsch 
312a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     if (PetscUnlikely((initTypeCUPM == PETSC_DEVICE_INIT_EAGER) || (view && flg))) {
313a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       const auto name    = cupmGetErrorName(cerr);
314a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       const auto desc    = cupmGetErrorString(cerr);
315a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       const auto backend = cupmName();
31698921bdaSJacob Faibussowitsch       SETERRQ(comm, PETSC_ERR_USER_INPUT, "Cannot eagerly initialize %s, as doing so results in %s error %d (%s) : %s", backend, backend, static_cast<PetscErrorCode>(cerr), name, desc);
317a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     }
318e5265fafSJacob Faibussowitsch   }
319a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
3201c06a947SJacob Faibussowitsch   // check again for init type, since the device count may have changed it
321b2f36b75SJacob Faibussowitsch   if (initTypeCUPM == PETSC_DEVICE_INIT_NONE) {
3221c06a947SJacob Faibussowitsch     // id < 0 (excluding PETSC_DECIDE) indicates an error has occurred during setup
323b2f36b75SJacob Faibussowitsch     if ((id > 0) || (id == PETSC_DECIDE)) id = PETSC_CUPM_DEVICE_NONE;
324b2f36b75SJacob Faibussowitsch   } else {
3259566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscDeviceCheckDeviceCount_Internal(ndev));
326a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     if (id == PETSC_DECIDE) {
327a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       if (ndev) {
328a4af0ceeSJacob Faibussowitsch         PetscMPIInt rank;
329a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
3309566063dSJacob Faibussowitsch         PetscCallMPI(MPI_Comm_rank(comm, &rank));
331a4af0ceeSJacob Faibussowitsch         id = rank % ndev;
332a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       } else id = 0;
333a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     }
334a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     view = static_cast<decltype(view)>(view && flg);
335a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     if (view) initTypeCUPM = PETSC_DEVICE_INIT_EAGER;
336a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   }
337a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
33817f48955SJacob Faibussowitsch   static_assert(std::is_same<PetscMPIInt, decltype(defaultDevice_)>::value, "");
339b2f36b75SJacob Faibussowitsch   // id is PetscInt, _defaultDevice is int
3409566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(PetscMPIIntCast(id, &defaultDevice_));
341a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   if (initTypeCUPM == PETSC_DEVICE_INIT_EAGER) {
34217f48955SJacob Faibussowitsch     devices_[defaultDevice_] = DeviceInternal::makeDevice(defaultDevice_);
3439566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(devices_[defaultDevice_]->initialize());
3449566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(devices_[defaultDevice_]->configure());
345a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     if (view) {
346a4af0ceeSJacob Faibussowitsch       PetscViewer vwr;
347a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
3489566063dSJacob Faibussowitsch       PetscCall(PetscLogInitialize());
3499566063dSJacob Faibussowitsch       PetscCall(PetscViewerASCIIGetStdout(comm, &vwr));
3509566063dSJacob Faibussowitsch       PetscCall(devices_[defaultDevice_]->view(vwr));
351a4af0ceeSJacob Faibussowitsch     }
352a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   }
353a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
354a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // record the results of the initialization
355a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   *defaultInitType = static_cast<PetscDeviceInitType>(initTypeCUPM);
356a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   *defaultDeviceId = id;
357a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
358a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
359a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
36017f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
361*9371c9d4SSatish Balay PetscErrorCode Device<T>::getDevice(PetscDevice device, PetscInt id) const noexcept {
362bf025ffbSJacob Faibussowitsch   const auto cerr = static_cast<cupmError_t>(-defaultDevice_);
363a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
364a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
365bf025ffbSJacob 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());
366bf025ffbSJacob 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));
36717f48955SJacob Faibussowitsch   if (id == PETSC_DECIDE) id = defaultDevice_;
368bf025ffbSJacob Faibussowitsch   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 %" PetscInt_FMT, devices_.size(), id);
36917f48955SJacob Faibussowitsch   if (devices_[id]) {
3702c71b3e2SJacob Faibussowitsch     PetscAssert(id == devices_[id]->id(), PETSC_COMM_SELF, PETSC_ERR_PLIB, "Entry %" PetscInt_FMT " contains device with mismatching id %d", id, devices_[id]->id());
37117f48955SJacob Faibussowitsch   } else devices_[id] = DeviceInternal::makeDevice(id);
3729566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(devices_[id]->initialize());
37317f48955SJacob Faibussowitsch   device->deviceId           = devices_[id]->id(); // technically id = _devices[id]->_id here
37417f48955SJacob Faibussowitsch   device->ops->createcontext = create_;
375a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   device->ops->configure     = this->configureDevice;
376a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   device->ops->view          = this->viewDevice;
377a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
378a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
379a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
38017f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
381*9371c9d4SSatish Balay PetscErrorCode Device<T>::configureDevice(PetscDevice device) noexcept {
382a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
3839566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(devices_[device->deviceId]->configure());
384a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
385a4af0ceeSJacob Faibussowitsch }
386a4af0ceeSJacob Faibussowitsch 
38717f48955SJacob Faibussowitsch template <DeviceType T>
388*9371c9d4SSatish Balay PetscErrorCode Device<T>::viewDevice(PetscDevice device, PetscViewer viewer) noexcept {
389a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionBegin;
390a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // now this __shouldn't__ reconfigure the device, but there is a petscinfo call to indicate
391a4af0ceeSJacob Faibussowitsch   // it is being reconfigured
3929566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(devices_[device->deviceId]->configure());
3939566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(devices_[device->deviceId]->view(viewer));
394030f984aSJacob Faibussowitsch   PetscFunctionReturn(0);
395030f984aSJacob Faibussowitsch }
396030f984aSJacob Faibussowitsch 
397030f984aSJacob Faibussowitsch // explicitly instantiate the classes
398030f984aSJacob Faibussowitsch #if PetscDefined(HAVE_CUDA)
39917f48955SJacob Faibussowitsch template class Device<DeviceType::CUDA>;
400030f984aSJacob Faibussowitsch #endif
401030f984aSJacob Faibussowitsch #if PetscDefined(HAVE_HIP)
40217f48955SJacob Faibussowitsch template class Device<DeviceType::HIP>;
403030f984aSJacob Faibussowitsch #endif
404030f984aSJacob Faibussowitsch 
40517f48955SJacob Faibussowitsch } // namespace CUPM
40617f48955SJacob Faibussowitsch 
40717f48955SJacob Faibussowitsch } // namespace Device
40817f48955SJacob Faibussowitsch 
409030f984aSJacob Faibussowitsch } // namespace Petsc
410