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#include "paddle/fluid/framework/parallel_executor.h"
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#include "ThreadPool.h"
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#include "paddle/fluid/platform/nccl_helper.h"
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#include "paddle/fluid/framework/details/multi_devices_graph_builder.h"
#include "paddle/fluid/framework/details/threaded_ssa_graph_executor.h"

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namespace paddle {
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namespace framework {

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class ParallelExecutorPrivate {
 public:
  explicit ParallelExecutorPrivate(const std::vector<platform::Place> &places)
      : places_(places), fetch_dev_ctxs_(places) {}

  std::vector<platform::Place> places_;
  platform::DeviceContextPool fetch_dev_ctxs_;
  std::vector<Scope *> local_scopes_;
  Scope *global_scope_;

  std::unique_ptr<platform::NCCLContextMap> nccl_ctxs_;
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  std::unique_ptr<details::SSAGraphExecutor> executor_;
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};

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ParallelExecutor::ParallelExecutor(
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    size_t num_threads, const std::vector<platform::Place> &places,
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    const std::unordered_set<std::string> &params,
    const ProgramDesc &startup_program, const ProgramDesc &main_program,
    const std::string &loss_var_name, Scope *scope)
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    : member_(new ParallelExecutorPrivate(places)) {
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  member_->global_scope_ = scope;
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  // Step 1. RunStartupProgram and Bcast the params to devs.
  Executor exe(places[0]);
  exe.Run(startup_program, scope, 0);
  // Create local scopes
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  for (size_t i = 0; i < member_->places_.size(); ++i) {
    member_->local_scopes_.push_back(&scope->NewScope());
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  }

  // Bcast Parameters to all GPUs
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  BuildNCCLCommunicator();
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  if (platform::is_gpu_place(places[0]) &&
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      member_->local_scopes_.size() != 1) {  // Is CUDA
    BCastParamsToGPUs(startup_program);
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  }
  // Startup Program has been run. All local scopes has correct parameters.

  // Step 2. Convert main_program to SSA form and dependency graph. Also, insert
  // ncclOp
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  details::MultiDevSSAGraphBuilder builder(member_->places_, loss_var_name,
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                                           member_->nccl_ctxs_.get());
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  auto graph = builder.Build(main_program);
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  member_->executor_.reset(new details::ThreadedSSAGraphExecutor(
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      num_threads, true, member_->local_scopes_, places, std::move(graph)));
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  // Step 3. Create vars in each scope;
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  for (auto *scope : member_->local_scopes_) {
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    for (auto *var : main_program.Block(0).AllVars()) {
      if (scope->FindVar(var->Name()) != nullptr) {
        continue;
      }

      InitializeVariable(scope->Var(var->Name()), var->GetType());
    }
  }
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}

void ParallelExecutor::BCastParamsToGPUs(
    const ProgramDesc &startup_program) const {
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#ifdef PADDLE_WITH_CUDA
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  auto *main_scope = member_->local_scopes_[0];
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  for (auto *var_desc : startup_program.Block(0).AllVars()) {
    if (var_desc->GetType() == proto::VarType::LOD_TENSOR) {
      auto &main_tensor =
          main_scope->FindVar(var_desc->Name())->Get<LoDTensor>();
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      ncclDataType_t data_type = platform::ToNCCLDataType(main_tensor.type());
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      auto &dims = main_tensor.dims();
      size_t numel = main_tensor.numel();

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      platform::NCCLGroupGuard guard;
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Update  
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      for (size_t i = 0; i < member_->places_.size(); ++i) {
        auto place = member_->places_[i];
        void *buffer;
        if (i == 0) {
          buffer = const_cast<void *>(main_tensor.data<void>());
        } else {
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          auto local_scope = member_->local_scopes_[i];
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Update  
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          auto *t = local_scope->Var(var_desc->Name())->GetMutable<LoDTensor>();
          t->Resize(dims);
          buffer = t->mutable_data(place, main_tensor.type());
        }

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        auto &nccl_ctx = member_->nccl_ctxs_->at(place);
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        platform::dynload::ncclBcast(buffer, numel, data_type, 0,
                                     nccl_ctx.comm_, nccl_ctx.stream());
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      }
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Stash  
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    }
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    member_->nccl_ctxs_->WaitAll();
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Stash  
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  }
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#else
  PADDLE_THROW("Not compiled with CUDA");
#endif
}
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void ParallelExecutor::BuildNCCLCommunicator() const {
#ifdef PADDLE_WITH_CUDA
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  member_->nccl_ctxs_.reset(new platform::NCCLContextMap(member_->places_));
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#endif
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}

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void ParallelExecutor::Run(const std::vector<std::string> &fetch_tensors,
                           const std::string &fetched_var_name) {
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  auto fetch_data = member_->executor_->Run(fetch_tensors);
  *member_->global_scope_->Var(fetched_var_name)->GetMutable<FeedFetchList>() =
      fetch_data;
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}
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}  // namespace framework
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}  // namespace paddle