source: XIOS/trunk/src/transformation/domain_algorithm_interpolate.cpp @ 1620

Last change on this file since 1620 was 1617, checked in by ymipsl, 5 years ago

Bug fix when using areas for domain interpolation.

YM

File size: 35.5 KB
Line 
1/*!
2   \file domain_algorithm_interpolate_from_file.cpp
3   \author Ha NGUYEN
4   \since 09 Jul 2015
5   \date 15 Sep 2015
6
7   \brief Algorithm for interpolation on a domain.
8 */
9#include "domain_algorithm_interpolate.hpp"
10#include <unordered_map>
11#include "context.hpp"
12#include "context_client.hpp"
13#include "distribution_client.hpp"
14#include "client_server_mapping_distributed.hpp"
15#include "netcdf.hpp"
16#include "mapper.hpp"
17#include "mpi_tag.hpp"
18#include "domain.hpp"
19#include "grid_transformation_factory_impl.hpp"
20#include "interpolate_domain.hpp"
21#include "grid.hpp"
22
23namespace xios {
24CGenericAlgorithmTransformation* CDomainAlgorithmInterpolate::create(CGrid* gridDst, CGrid* gridSrc,
25                                                                     CTransformation<CDomain>* transformation,
26                                                                     int elementPositionInGrid,
27                                                                     std::map<int, int>& elementPositionInGridSrc2ScalarPosition,
28                                                                     std::map<int, int>& elementPositionInGridSrc2AxisPosition,
29                                                                     std::map<int, int>& elementPositionInGridSrc2DomainPosition,
30                                                                     std::map<int, int>& elementPositionInGridDst2ScalarPosition,
31                                                                     std::map<int, int>& elementPositionInGridDst2AxisPosition,
32                                                                     std::map<int, int>& elementPositionInGridDst2DomainPosition)
33{
34  std::vector<CDomain*> domainListDestP = gridDst->getDomains();
35  std::vector<CDomain*> domainListSrcP  = gridSrc->getDomains();
36
37  CInterpolateDomain* interpolateDomain = dynamic_cast<CInterpolateDomain*> (transformation);
38  int domainDstIndex = elementPositionInGridDst2DomainPosition[elementPositionInGrid];
39  int domainSrcIndex = elementPositionInGridSrc2DomainPosition[elementPositionInGrid];
40
41  return (new CDomainAlgorithmInterpolate(domainListDestP[domainDstIndex], domainListSrcP[domainSrcIndex], interpolateDomain));
42}
43
44bool CDomainAlgorithmInterpolate::registerTrans()
45{
46  CGridTransformationFactory<CDomain>::registerTransformation(TRANS_INTERPOLATE_DOMAIN, create);
47}
48
49CDomainAlgorithmInterpolate::CDomainAlgorithmInterpolate(CDomain* domainDestination, CDomain* domainSource, CInterpolateDomain* interpDomain)
50: CDomainAlgorithmTransformation(domainDestination, domainSource), interpDomain_(interpDomain), writeToFile_(false), readFromFile_(false)
51{
52  CContext* context = CContext::getCurrent();
53  interpDomain_->checkValid(domainSource);
54
55  detectMissingValue = interpDomain_->detect_missing_value ;
56  renormalize = interpDomain_->renormalize ;
57  quantity = interpDomain_->quantity ;
58
59  if (interpDomain_->read_write_convention == CInterpolateDomain::read_write_convention_attr::fortran) fortranConvention=true ;
60  else fortranConvention=false ;
61 
62  fileToReadWrite_ = "xios_interpolation_weights_";
63
64  if (interpDomain_->weight_filename.isEmpty())
65  {
66    fileToReadWrite_ += context->getId() + "_" + 
67                    domainSource->getDomainOutputName() + "_" + 
68                    domainDestination->getDomainOutputName() + ".nc";   
69  }
70  else 
71    fileToReadWrite_ = interpDomain_->weight_filename;
72
73  ifstream f(fileToReadWrite_.c_str()); 
74  switch (interpDomain_->mode)
75  {
76    case CInterpolateDomain::mode_attr::read:
77      readFromFile_ = true;     
78      break;
79    case CInterpolateDomain::mode_attr::compute:
80      readFromFile_ = false;
81      break;
82    case CInterpolateDomain::mode_attr::read_or_compute:     
83      if (!f.good())
84        readFromFile_ = false;
85      else
86        readFromFile_ = true;
87      break;
88    default:
89      break;
90  } 
91
92  writeToFile_ = interpDomain_->write_weight; 
93   
94}
95
96/*!
97  Compute remap with integrated remap calculation module
98*/
99void CDomainAlgorithmInterpolate::computeRemap()
100{
101  using namespace sphereRemap;
102
103  CContext* context = CContext::getCurrent();
104  CContextClient* client=context->client;
105  int clientRank = client->clientRank;
106  int i, j, k, idx;
107  std::vector<double> srcPole(3,0), dstPole(3,0);
108  int orderInterp = interpDomain_->order.getValue();
109
110
111  const double poleValue = 90.0;
112  const int constNVertex = 4; // Value by default number of vertex for rectangular domain
113  int nVertexSrc, nVertexDest;
114  nVertexSrc = nVertexDest = constNVertex;
115
116  // First of all, try to retrieve the boundary values of domain source and domain destination
117  int localDomainSrcSize = domainSrc_->i_index.numElements();
118  int niSrc = domainSrc_->ni.getValue(), njSrc = domainSrc_->nj.getValue();
119  bool hasBoundSrc = domainSrc_->hasBounds;
120  if (hasBoundSrc) nVertexSrc = domainSrc_->nvertex.getValue();
121  CArray<double,2> boundsLonSrc(nVertexSrc,localDomainSrcSize);
122  CArray<double,2> boundsLatSrc(nVertexSrc,localDomainSrcSize);
123
124  if (domainSrc_->hasPole) srcPole[2] = 1;
125  if (hasBoundSrc)  // Suppose that domain source is curvilinear or unstructured
126  {
127    if (!domainSrc_->bounds_lon_2d.isEmpty())
128    {
129      for (j = 0; j < njSrc; ++j)
130        for (i = 0; i < niSrc; ++i)
131        {
132          k=j*niSrc+i;
133          for(int n=0;n<nVertexSrc;++n)
134          {
135            boundsLonSrc(n,k) = domainSrc_->bounds_lon_2d(n,i,j);
136            boundsLatSrc(n,k) = domainSrc_->bounds_lat_2d(n,i,j);
137          }
138        }
139    }
140    else
141    {
142      boundsLonSrc = domainSrc_->bounds_lon_1d;
143      boundsLatSrc = domainSrc_->bounds_lat_1d;
144    }
145  }
146  else // if domain source is rectilinear, not do anything now
147  {
148    CArray<double,1> lon_g ;
149    CArray<double,1> lat_g ;
150
151    if (!domainSrc_->lonvalue_1d.isEmpty() && !domainSrc_->latvalue_1d.isEmpty())
152    {
153      domainSrc_->AllgatherRectilinearLonLat(domainSrc_->lonvalue_1d,domainSrc_->latvalue_1d, lon_g,lat_g) ;
154    }
155    else if (! domainSrc_->latvalue_rectilinear_read_from_file.isEmpty() && ! domainSrc_->lonvalue_rectilinear_read_from_file.isEmpty() )
156    {
157      lat_g=domainSrc_->latvalue_rectilinear_read_from_file ;
158      lon_g=domainSrc_->lonvalue_rectilinear_read_from_file ;
159    }
160    else if (!domainSrc_->lon_start.isEmpty() && !domainSrc_->lon_end.isEmpty() &&
161             !domainSrc_->lat_start.isEmpty() && !domainSrc_->lat_end.isEmpty())
162    {
163      double step=(domainSrc_->lon_end-domainSrc_->lon_start)/domainSrc_->ni_glo ;
164      for (int i=0; i<domainSrc_->ni_glo; ++i) lon_g(i)=domainSrc_->lon_start+i*step ;
165      step=(domainSrc_->lat_end-domainSrc_->lat_start)/domainSrc_->nj_glo ;
166      for (int i=0; i<domainSrc_->ni_glo; ++i) lat_g(i)=domainSrc_->lat_start+i*step ;
167    }
168    else ERROR("void CDomainAlgorithmInterpolate::computeRemap()",<<"Cannot compute bounds for rectilinear domain") ;
169
170    nVertexSrc = constNVertex;
171    domainSrc_->fillInRectilinearBoundLonLat(lon_g,lat_g, boundsLonSrc, boundsLatSrc);
172  }
173
174  std::map<int,std::vector<std::pair<int,double> > > interpMapValueNorthPole;
175  std::map<int,std::vector<std::pair<int,double> > > interpMapValueSouthPole;
176
177  int localDomainDestSize = domainDest_->i_index.numElements();
178  int niDest = domainDest_->ni.getValue(), njDest = domainDest_->nj.getValue();
179  bool hasBoundDest = domainDest_->hasBounds;
180  if (hasBoundDest) nVertexDest = domainDest_->nvertex.getValue();
181  CArray<double,2> boundsLonDest(nVertexDest,localDomainDestSize);
182  CArray<double,2> boundsLatDest(nVertexDest,localDomainDestSize);
183
184  if (domainDest_->hasPole) dstPole[2] = 1;
185  if (hasBoundDest)
186  {
187    if (!domainDest_->bounds_lon_2d.isEmpty())
188    {
189      for (j = 0; j < njDest; ++j)
190        for (i = 0; i < niDest; ++i)
191        {
192          k=j*niDest+i;
193          for(int n=0;n<nVertexDest;++n)
194          {
195            boundsLonDest(n,k) = domainDest_->bounds_lon_2d(n,i,j);
196            boundsLatDest(n,k) = domainDest_->bounds_lat_2d(n,i,j);
197          }
198        }
199    }
200    else
201    {
202      boundsLonDest = domainDest_->bounds_lon_1d;
203      boundsLatDest = domainDest_->bounds_lat_1d;
204    }
205  }
206  else
207  {
208    bool isNorthPole = false;
209    bool isSouthPole = false;
210
211    CArray<double,1> lon_g ;
212    CArray<double,1> lat_g ;
213
214    if (!domainDest_->lonvalue_1d.isEmpty() && !domainDest_->latvalue_1d.isEmpty())
215    {
216      domainDest_->AllgatherRectilinearLonLat(domainDest_->lonvalue_1d,domainDest_->latvalue_1d, lon_g,lat_g) ;
217    }
218    else if (! domainDest_->latvalue_rectilinear_read_from_file.isEmpty() && ! domainDest_->lonvalue_rectilinear_read_from_file.isEmpty() )
219    {
220      lat_g=domainDest_->latvalue_rectilinear_read_from_file ;
221      lon_g=domainDest_->lonvalue_rectilinear_read_from_file ;
222    }
223    else if (!domainDest_->lon_start.isEmpty() && !domainDest_->lon_end.isEmpty() &&
224             !domainDest_->lat_start.isEmpty() && !domainDest_->lat_end.isEmpty())
225    {
226      double step=(domainDest_->lon_end-domainDest_->lon_start)/domainDest_->ni_glo ;
227      for(int i=0; i<domainDest_->ni_glo; ++i) lon_g(i)=domainDest_->lon_start+i*step ;
228      step=(domainDest_->lat_end-domainDest_->lat_start)/domainDest_->nj_glo ;
229      for(int i=0; i<domainDest_->ni_glo; ++i) lat_g(i)=domainDest_->lat_start+i*step ;
230    }
231    else ERROR("void CDomainAlgorithmInterpolate::computeRemap()",<<"Cannot compute bounds for rectilinear domain") ;
232   
233    if (std::abs(poleValue - std::abs(lat_g(0))) < NumTraits<double>::epsilon()) isNorthPole = true;
234    if (std::abs(poleValue - std::abs(lat_g(domainDest_->nj_glo-1))) < NumTraits<double>::epsilon()) isSouthPole = true;
235
236
237
238
239    if (isNorthPole && (0 == domainDest_->jbegin.getValue()))
240    {
241      int ibegin = domainDest_->ibegin.getValue();
242      for (i = 0; i < niDest; ++i)
243      {
244        interpMapValueNorthPole[i+ibegin];
245      }
246    }
247
248    if (isSouthPole && (domainDest_->nj_glo.getValue() == (domainDest_->jbegin.getValue() + njDest)))
249    {
250      int ibegin = domainDest_->ibegin.getValue();
251      int njGlo = domainDest_->nj_glo.getValue();
252      int niGlo = domainDest_->ni_glo.getValue();
253      for (i = 0; i < niDest; ++i)
254      {
255        k = (njGlo - 1)*niGlo + i + ibegin;
256        interpMapValueSouthPole[k];
257      }
258    }
259
260    // Ok, fill in boundary values for rectangular domain
261    nVertexDest = constNVertex;
262    domainDest_->fillInRectilinearBoundLonLat(lon_g,lat_g, boundsLonDest, boundsLatDest);
263  }
264
265
266
267  // Ok, now use mapper to calculate
268  int nSrcLocal = domainSrc_->i_index.numElements();
269  int nDstLocal = domainDest_->i_index.numElements();
270  long int * globalSrc = new long int [nSrcLocal];
271  long int * globalDst = new long int [nDstLocal];
272
273  long int globalIndex;
274  int i_ind, j_ind;
275  for (int idx = 0; idx < nSrcLocal; ++idx)
276  {
277    i_ind=domainSrc_->i_index(idx) ;
278    j_ind=domainSrc_->j_index(idx) ;
279
280    globalIndex = i_ind + j_ind * domainSrc_->ni_glo;
281    globalSrc[idx] = globalIndex;
282  }
283
284  for (int idx = 0; idx < nDstLocal; ++idx)
285  {
286    i_ind=domainDest_->i_index(idx) ;
287    j_ind=domainDest_->j_index(idx) ;
288
289    globalIndex = i_ind + j_ind * domainDest_->ni_glo;
290    globalDst[idx] = globalIndex;
291  }
292
293
294  // Calculate weight index
295  Mapper mapper(client->intraComm);
296  mapper.setVerbosity(PROGRESS) ;
297
298     
299  // supress masked data for the source
300  int nSrcLocalUnmasked = 0 ;
301  for (int idx=0 ; idx < nSrcLocal; idx++) if (domainSrc_->localMask(idx)) ++nSrcLocalUnmasked ;
302
303
304  CArray<double,2> boundsLonSrcUnmasked(nVertexSrc,nSrcLocalUnmasked);
305  CArray<double,2> boundsLatSrcUnmasked(nVertexSrc,nSrcLocalUnmasked);
306  CArray<double,1> areaSrcUnmasked(nSrcLocalUnmasked);
307 
308  long int * globalSrcUnmasked = new long int [nSrcLocalUnmasked];
309
310  nSrcLocalUnmasked=0 ;
311  bool hasSrcArea=domainSrc_->hasArea && !domainSrc_->radius.isEmpty() && !interpDomain_->use_area.isEmpty() && interpDomain_->use_area==true  ;
312  double srcAreaFactor ;
313  if (hasSrcArea) srcAreaFactor=1./(domainSrc_->radius*domainSrc_->radius) ;
314 
315  for (int idx=0 ; idx < nSrcLocal; idx++)
316  {
317    if (domainSrc_->localMask(idx))
318    {
319      for(int n=0;n<nVertexSrc;++n)
320      {
321        boundsLonSrcUnmasked(n,nSrcLocalUnmasked) = boundsLonSrc(n,idx) ;
322        boundsLatSrcUnmasked(n,nSrcLocalUnmasked) = boundsLatSrc(n,idx) ;
323      }
324      if (hasSrcArea) areaSrcUnmasked(nSrcLocalUnmasked) = domainSrc_->areavalue(idx)*srcAreaFactor ;
325      globalSrcUnmasked[nSrcLocalUnmasked]=globalSrc[idx] ;
326      ++nSrcLocalUnmasked ;
327    }
328  }
329 
330
331  int nDstLocalUnmasked = 0 ;
332  for (int idx=0 ; idx < nDstLocal; idx++) if (domainDest_->localMask(idx)) ++nDstLocalUnmasked ;
333
334  CArray<double,2> boundsLonDestUnmasked(nVertexDest,nDstLocalUnmasked);
335  CArray<double,2> boundsLatDestUnmasked(nVertexDest,nDstLocalUnmasked);
336  CArray<double,1>   areaDstUnmasked(nDstLocalUnmasked);
337
338  long int * globalDstUnmasked = new long int [nDstLocalUnmasked];
339
340  nDstLocalUnmasked=0 ;
341  bool hasDstArea=domainDest_->hasArea && !domainDest_->radius.isEmpty() && !interpDomain_->use_area.isEmpty() && interpDomain_->use_area==true ;
342  double dstAreaFactor ;
343  if (hasDstArea) dstAreaFactor=1./(domainDest_->radius*domainDest_->radius) ;
344  for (int idx=0 ; idx < nDstLocal; idx++)
345  {
346    if (domainDest_->localMask(idx))
347    {
348      for(int n=0;n<nVertexDest;++n)
349      {
350        boundsLonDestUnmasked(n,nDstLocalUnmasked) = boundsLonDest(n,idx) ;
351        boundsLatDestUnmasked(n,nDstLocalUnmasked) = boundsLatDest(n,idx) ;
352      }
353      if (hasDstArea) areaDstUnmasked(nDstLocalUnmasked) = domainDest_->areavalue(idx)*dstAreaFactor ;
354      globalDstUnmasked[nDstLocalUnmasked]=globalDst[idx] ;
355      ++nDstLocalUnmasked ;
356    }
357  }
358
359  double* ptAreaSrcUnmasked = NULL ;
360  if (hasSrcArea) ptAreaSrcUnmasked=areaSrcUnmasked.dataFirst() ;
361
362  double* ptAreaDstUnmasked = NULL ;
363  if (hasDstArea) ptAreaDstUnmasked=areaDstUnmasked.dataFirst() ;
364
365  mapper.setSourceMesh(boundsLonSrcUnmasked.dataFirst(), boundsLatSrcUnmasked.dataFirst(), ptAreaSrcUnmasked, nVertexSrc, nSrcLocalUnmasked, &srcPole[0], globalSrcUnmasked);
366  mapper.setTargetMesh(boundsLonDestUnmasked.dataFirst(), boundsLatDestUnmasked.dataFirst(), ptAreaDstUnmasked, nVertexDest, nDstLocalUnmasked, &dstPole[0], globalDstUnmasked);
367
368  std::vector<double> timings = mapper.computeWeights(orderInterp,renormalize,quantity);
369
370  std::map<int,std::vector<std::pair<int,double> > > interpMapValue;
371  std::map<int,std::vector<std::pair<int,double> > >::const_iterator iteNorthPole = interpMapValueNorthPole.end(),
372                                                                     iteSouthPole = interpMapValueSouthPole.end();
373  for (int idx = 0;  idx < mapper.nWeights; ++idx)
374  {
375    interpMapValue[mapper.targetWeightId[idx]].push_back(make_pair(mapper.sourceWeightId[idx],mapper.remapMatrix[idx]));
376    if (iteNorthPole != interpMapValueNorthPole.find(mapper.targetWeightId[idx]))
377    {
378      interpMapValueNorthPole[mapper.targetWeightId[idx]].push_back(make_pair(mapper.sourceWeightId[idx],mapper.remapMatrix[idx]));
379    }
380
381    if (iteSouthPole != interpMapValueSouthPole.find(mapper.targetWeightId[idx]))
382    {
383      interpMapValueSouthPole[mapper.targetWeightId[idx]].push_back(make_pair(mapper.sourceWeightId[idx],mapper.remapMatrix[idx]));
384    }
385  }
386  int niGloDst = domainDest_->ni_glo.getValue();
387  processPole(interpMapValueNorthPole, niGloDst);
388  processPole(interpMapValueSouthPole, niGloDst);
389
390  if (!interpMapValueNorthPole.empty())
391  {
392     std::map<int,std::vector<std::pair<int,double> > >::iterator itNorthPole = interpMapValueNorthPole.begin();
393     for (; itNorthPole != iteNorthPole; ++itNorthPole)
394     {
395       if (!(itNorthPole->second.empty()))
396        itNorthPole->second.swap(interpMapValue[itNorthPole->first]);
397     }
398  }
399
400  if (!interpMapValueSouthPole.empty())
401  {
402     std::map<int,std::vector<std::pair<int,double> > >::iterator itSouthPole = interpMapValueSouthPole.begin();
403     for (; itSouthPole != iteSouthPole; ++itSouthPole)
404     {
405       if (!(itSouthPole->second.empty()))
406        itSouthPole->second.swap(interpMapValue[itSouthPole->first]);
407     }
408  }
409
410  if (writeToFile_ && !readFromFile_) writeRemapInfo(interpMapValue);
411//  exchangeRemapInfo(interpMapValue);
412  convertRemapInfo(interpMapValue) ;
413
414  delete [] globalSrc;
415  delete [] globalSrcUnmasked;
416  delete [] globalDst;
417  delete [] globalDstUnmasked;
418
419}
420
421void CDomainAlgorithmInterpolate::processPole(std::map<int,std::vector<std::pair<int,double> > >& interMapValuePole,
422                                              int nbGlobalPointOnPole)
423{
424  CContext* context = CContext::getCurrent();
425  CContextClient* client=context->client;
426
427  MPI_Comm poleComme(MPI_COMM_NULL);
428  MPI_Comm_split(client->intraComm, interMapValuePole.empty() ? MPI_UNDEFINED : 1, 0, &poleComme);
429  if (MPI_COMM_NULL != poleComme)
430  {
431    int nbClientPole;
432    MPI_Comm_size(poleComme, &nbClientPole);
433
434    std::map<int,std::vector<std::pair<int,double> > >::iterator itePole = interMapValuePole.end(), itPole,
435                                                                 itbPole = interMapValuePole.begin();
436
437    int nbWeight = 0;
438    for (itPole = itbPole; itPole != itePole; ++itPole)
439       nbWeight += itPole->second.size();
440
441    std::vector<int> recvCount(nbClientPole,0);
442    std::vector<int> displ(nbClientPole,0);
443    MPI_Allgather(&nbWeight,1,MPI_INT,&recvCount[0],1,MPI_INT,poleComme) ;
444
445    displ[0]=0;
446    for(int n=1;n<nbClientPole;++n) displ[n]=displ[n-1]+recvCount[n-1] ;
447    int recvSize=displ[nbClientPole-1]+recvCount[nbClientPole-1] ;
448
449    std::vector<int> sendSourceIndexBuff(nbWeight);
450    std::vector<double> sendSourceWeightBuff(nbWeight);
451    int k = 0;
452    for (itPole = itbPole; itPole != itePole; ++itPole)
453    {
454      for (int idx = 0; idx < itPole->second.size(); ++idx)
455      {
456        sendSourceIndexBuff[k] = (itPole->second)[idx].first;
457        sendSourceWeightBuff[k] = (itPole->second)[idx].second;
458        ++k;
459      }
460    }
461
462    std::vector<int> recvSourceIndexBuff(recvSize);
463    std::vector<double> recvSourceWeightBuff(recvSize);
464
465    // Gather all index and weight for pole
466    MPI_Allgatherv(&sendSourceIndexBuff[0],nbWeight,MPI_INT,&recvSourceIndexBuff[0],&recvCount[0],&displ[0],MPI_INT,poleComme);
467    MPI_Allgatherv(&sendSourceWeightBuff[0],nbWeight,MPI_DOUBLE,&recvSourceWeightBuff[0],&recvCount[0],&displ[0],MPI_DOUBLE,poleComme);
468
469    std::map<int,double> recvTemp;
470    for (int idx = 0; idx < recvSize; ++idx)
471    {
472      if (recvTemp.end() != recvTemp.find(recvSourceIndexBuff[idx]))
473        recvTemp[recvSourceIndexBuff[idx]] += recvSourceWeightBuff[idx]/nbGlobalPointOnPole;
474      else
475        recvTemp[recvSourceIndexBuff[idx]] = recvSourceWeightBuff[idx]/nbGlobalPointOnPole;
476    }
477
478    std::map<int,double>::const_iterator itRecvTemp, itbRecvTemp = recvTemp.begin(), iteRecvTemp = recvTemp.end();
479
480    for (itPole = itbPole; itPole != itePole; ++itPole)
481    {
482      itPole->second.clear();
483      for (itRecvTemp = itbRecvTemp; itRecvTemp != iteRecvTemp; ++itRecvTemp)
484          itPole->second.push_back(make_pair(itRecvTemp->first, itRecvTemp->second));
485    }
486  }
487
488}
489
490/*!
491  Compute the index mapping between domain on grid source and one on grid destination
492*/
493void CDomainAlgorithmInterpolate::computeIndexSourceMapping_(const std::vector<CArray<double,1>* >& dataAuxInputs)
494{
495  if (readFromFile_) 
496    readRemapInfo();
497  else
498  {
499    computeRemap(); 
500  }
501}
502
503void CDomainAlgorithmInterpolate::writeRemapInfo(std::map<int,std::vector<std::pair<int,double> > >& interpMapValue)
504{ 
505  writeInterpolationInfo(fileToReadWrite_, interpMapValue);
506}
507
508void CDomainAlgorithmInterpolate::readRemapInfo()
509{ 
510  std::map<int,std::vector<std::pair<int,double> > > interpMapValue;
511  readInterpolationInfo(fileToReadWrite_, interpMapValue);
512
513  exchangeRemapInfo(interpMapValue);
514}
515
516void CDomainAlgorithmInterpolate::convertRemapInfo(std::map<int,std::vector<std::pair<int,double> > >& interpMapValue)
517{
518  CContext* context = CContext::getCurrent();
519  CContextClient* client=context->client;
520  int clientRank = client->clientRank;
521
522  this->transformationMapping_.resize(1);
523  this->transformationWeight_.resize(1);
524
525  TransformationIndexMap& transMap = this->transformationMapping_[0];
526  TransformationWeightMap& transWeight = this->transformationWeight_[0];
527
528  std::map<int,std::vector<std::pair<int,double> > >::const_iterator itb = interpMapValue.begin(), it,
529                                                                     ite = interpMapValue.end();
530 
531  for (it = itb; it != ite; ++it)
532  {   
533    const std::vector<std::pair<int,double> >& tmp = it->second;
534    for (int i = 0; i < tmp.size(); ++i)
535    {
536      transMap[it->first].push_back(tmp[i].first);
537      transWeight[it->first].push_back(tmp[i].second);
538    }     
539  }     
540}
541
542/*!
543  Read remap information from file then distribute it among clients
544*/
545void CDomainAlgorithmInterpolate::exchangeRemapInfo(std::map<int,std::vector<std::pair<int,double> > >& interpMapValue)
546{
547  CContext* context = CContext::getCurrent();
548  CContextClient* client=context->client;
549  int clientRank = client->clientRank;
550
551  this->transformationMapping_.resize(1);
552  this->transformationWeight_.resize(1);
553
554  TransformationIndexMap& transMap = this->transformationMapping_[0];
555  TransformationWeightMap& transWeight = this->transformationWeight_[0];
556
557  std::unordered_map<size_t,int> globalIndexOfDomainDest;
558  int ni = domainDest_->ni.getValue();
559  int nj = domainDest_->nj.getValue();
560  int ni_glo = domainDest_->ni_glo.getValue();
561  size_t globalIndex;
562  int nIndexSize = domainDest_->i_index.numElements(), i_ind, j_ind;
563  for (int idx = 0; idx < nIndexSize; ++idx)
564  {
565    i_ind=domainDest_->i_index(idx) ;
566    j_ind=domainDest_->j_index(idx) ;
567
568    globalIndex = i_ind + j_ind * ni_glo;
569    globalIndexOfDomainDest[globalIndex] = clientRank;
570  }
571
572  CClientServerMappingDistributed domainIndexClientClientMapping(globalIndexOfDomainDest,
573                                                                 client->intraComm,
574                                                                 true);
575  CArray<size_t,1> globalIndexInterp(interpMapValue.size());
576  std::map<int,std::vector<std::pair<int,double> > >::const_iterator itb = interpMapValue.begin(), it,
577                                                                     ite = interpMapValue.end();
578  size_t globalIndexCount = 0;
579  for (it = itb; it != ite; ++it)
580  {
581    globalIndexInterp(globalIndexCount) = it->first;
582    ++globalIndexCount;
583  }
584
585  domainIndexClientClientMapping.computeServerIndexMapping(globalIndexInterp, client->serverSize);
586  const CClientServerMapping::GlobalIndexMap& globalIndexInterpSendToClient = domainIndexClientClientMapping.getGlobalIndexOnServer();
587
588  //Inform each client number of index they will receive
589  int nbClient = client->clientSize;
590  int* sendBuff = new int[nbClient];
591  int* recvBuff = new int[nbClient];
592  for (int i = 0; i < nbClient; ++i)
593  {
594    sendBuff[i] = 0;
595    recvBuff[i] = 0;
596  }
597  int sendBuffSize = 0;
598  CClientServerMapping::GlobalIndexMap::const_iterator itbMap = globalIndexInterpSendToClient.begin(), itMap,
599                                                       iteMap = globalIndexInterpSendToClient.end();
600  for (itMap = itbMap; itMap != iteMap; ++itMap)
601  {
602    const std::vector<size_t>& tmp = itMap->second;
603    int sizeIndex = 0, mapSize = (itMap->second).size();
604    for (int idx = 0; idx < mapSize; ++idx)
605    {
606//      sizeIndex += interpMapValue.at((itMap->second)[idx]).size();
607      sizeIndex += (interpMapValue[(int)(itMap->second)[idx]]).size();
608    }
609    sendBuff[itMap->first] = sizeIndex;
610    sendBuffSize += sizeIndex;
611  }
612
613
614  MPI_Allreduce(sendBuff, recvBuff, nbClient, MPI_INT, MPI_SUM, client->intraComm);
615
616  int* sendIndexDestBuff = new int [sendBuffSize];
617  int* sendIndexSrcBuff  = new int [sendBuffSize];
618  double* sendWeightBuff = new double [sendBuffSize];
619
620  std::vector<MPI_Request> sendRequest;
621
622  int sendOffSet = 0, l = 0;
623  for (itMap = itbMap; itMap != iteMap; ++itMap)
624  {
625    const std::vector<size_t>& indexToSend = itMap->second;
626    int mapSize = indexToSend.size();
627    int k = 0;
628    for (int idx = 0; idx < mapSize; ++idx)
629    {
630      std::vector<std::pair<int,double> >& interpMap = interpMapValue[(int)indexToSend[idx]]; //interpMapValue.at(indexToSend[idx]);
631      for (int i = 0; i < interpMap.size(); ++i)
632      {
633        sendIndexDestBuff[l] = indexToSend[idx];
634        sendIndexSrcBuff[l]  = interpMap[i].first;
635        sendWeightBuff[l]    = interpMap[i].second;
636        ++k;
637        ++l;
638      }
639    }
640
641    sendRequest.push_back(MPI_Request());
642    MPI_Isend(sendIndexDestBuff + sendOffSet,
643             k,
644             MPI_INT,
645             itMap->first,
646             MPI_DOMAIN_INTERPOLATION_DEST_INDEX,
647             client->intraComm,
648             &sendRequest.back());
649    sendRequest.push_back(MPI_Request());
650    MPI_Isend(sendIndexSrcBuff + sendOffSet,
651             k,
652             MPI_INT,
653             itMap->first,
654             MPI_DOMAIN_INTERPOLATION_SRC_INDEX,
655             client->intraComm,
656             &sendRequest.back());
657    sendRequest.push_back(MPI_Request());
658    MPI_Isend(sendWeightBuff + sendOffSet,
659             k,
660             MPI_DOUBLE,
661             itMap->first,
662             MPI_DOMAIN_INTERPOLATION_WEIGHT,
663             client->intraComm,
664             &sendRequest.back());
665    sendOffSet += k;
666  }
667
668  int recvBuffSize = recvBuff[clientRank];
669  int* recvIndexDestBuff = new int [recvBuffSize];
670  int* recvIndexSrcBuff  = new int [recvBuffSize];
671  double* recvWeightBuff = new double [recvBuffSize];
672  int receivedSize = 0;
673  int clientSrcRank;
674  while (receivedSize < recvBuffSize)
675  {
676    MPI_Status recvStatus;
677    MPI_Recv((recvIndexDestBuff + receivedSize),
678             recvBuffSize,
679             MPI_INT,
680             MPI_ANY_SOURCE,
681             MPI_DOMAIN_INTERPOLATION_DEST_INDEX,
682             client->intraComm,
683             &recvStatus);
684
685    int countBuff = 0;
686    MPI_Get_count(&recvStatus, MPI_INT, &countBuff);
687    clientSrcRank = recvStatus.MPI_SOURCE;
688
689    MPI_Recv((recvIndexSrcBuff + receivedSize),
690             recvBuffSize,
691             MPI_INT,
692             clientSrcRank,
693             MPI_DOMAIN_INTERPOLATION_SRC_INDEX,
694             client->intraComm,
695             &recvStatus);
696
697    MPI_Recv((recvWeightBuff + receivedSize),
698             recvBuffSize,
699             MPI_DOUBLE,
700             clientSrcRank,
701             MPI_DOMAIN_INTERPOLATION_WEIGHT,
702             client->intraComm,
703             &recvStatus);
704
705    for (int idx = 0; idx < countBuff; ++idx)
706    {
707      transMap[*(recvIndexDestBuff + receivedSize + idx)].push_back(*(recvIndexSrcBuff + receivedSize + idx));
708      transWeight[*(recvIndexDestBuff + receivedSize + idx)].push_back(*(recvWeightBuff + receivedSize + idx));
709    }
710    receivedSize += countBuff;
711  }
712
713  std::vector<MPI_Status> requestStatus(sendRequest.size());
714  MPI_Waitall(sendRequest.size(), &sendRequest[0], MPI_STATUS_IGNORE);
715
716  delete [] sendIndexDestBuff;
717  delete [] sendIndexSrcBuff;
718  delete [] sendWeightBuff;
719  delete [] recvIndexDestBuff;
720  delete [] recvIndexSrcBuff;
721  delete [] recvWeightBuff;
722  delete [] sendBuff;
723  delete [] recvBuff;
724}
725 
726/*! Redefined some functions of CONetCDF4 to make use of them */
727CDomainAlgorithmInterpolate::WriteNetCdf::WriteNetCdf(const StdString& filename, const MPI_Comm comm)
728  : CNc4DataOutput(NULL, filename, false, false, true, comm, false, true) {}
729int CDomainAlgorithmInterpolate::WriteNetCdf::addDimensionWrite(const StdString& name, 
730                                                                const StdSize size)
731{
732  return CONetCDF4::addDimension(name, size); 
733}
734
735int CDomainAlgorithmInterpolate::WriteNetCdf::addVariableWrite(const StdString& name, nc_type type,
736                                                               const std::vector<StdString>& dim)
737{
738  return CONetCDF4::addVariable(name, type, dim);
739}
740
741void CDomainAlgorithmInterpolate::WriteNetCdf::endDefinition()
742{
743  CONetCDF4::definition_end();
744}
745
746void CDomainAlgorithmInterpolate::WriteNetCdf::writeDataIndex(const CArray<int,1>& data, const StdString& name,
747                                                              bool collective, StdSize record,
748                                                              const std::vector<StdSize>* start,
749                                                              const std::vector<StdSize>* count)
750{
751  CONetCDF4::writeData<int,1>(data, name, collective, record, start, count);
752}
753
754void CDomainAlgorithmInterpolate::WriteNetCdf::writeDataIndex(const CArray<double,1>& data, const StdString& name,
755                                                              bool collective, StdSize record,
756                                                              const std::vector<StdSize>* start,
757                                                              const std::vector<StdSize>* count)
758{
759  CONetCDF4::writeData<double,1>(data, name, collective, record, start, count);
760}
761
762/*
763   Write interpolation weights into a file
764   \param [in] filename name of output file
765   \param interpMapValue mapping of global index of domain destination and domain source as well as the corresponding weight
766*/
767void CDomainAlgorithmInterpolate::writeInterpolationInfo(std::string& filename,
768                                                         std::map<int,std::vector<std::pair<int,double> > >& interpMapValue)
769{
770  CContext* context = CContext::getCurrent();
771  CContextClient* client=context->client;
772
773  size_t n_src = domainSrc_->ni_glo * domainSrc_->nj_glo;
774  size_t n_dst = domainDest_->ni_glo * domainDest_->nj_glo;
775
776  long localNbWeight = 0;
777  long globalNbWeight;
778  long startIndex;
779  typedef std::map<int,std::vector<std::pair<int,double> > > IndexRemap;
780  IndexRemap::iterator itb = interpMapValue.begin(), it,
781                       ite = interpMapValue.end();
782  for (it = itb; it!=ite; ++it)
783  {
784    localNbWeight += (it->second).size();
785  }
786
787  CArray<int,1> src_idx(localNbWeight);
788  CArray<int,1> dst_idx(localNbWeight);
789  CArray<double,1> weights(localNbWeight);
790
791  int index = 0;
792  int indexOffset=0 ;
793  if (fortranConvention) indexOffset=1 ;
794  for (it = itb; it !=ite; ++it)
795  {
796    std::vector<std::pair<int,double> >& tmp = it->second;
797    for (int idx = 0; idx < tmp.size(); ++idx)
798    {
799      dst_idx(index) = it->first + indexOffset;
800      src_idx(index) = tmp[idx].first + indexOffset;
801      weights(index) = tmp[idx].second;
802      ++index;
803    }   
804  }
805
806  MPI_Allreduce(&localNbWeight, &globalNbWeight, 1, MPI_LONG, MPI_SUM, client->intraComm);
807  MPI_Scan(&localNbWeight, &startIndex, 1, MPI_LONG, MPI_SUM, client->intraComm);
808 
809  if (0 == globalNbWeight)
810  {
811    info << "There is no interpolation weights calculated between "
812         << "domain source: " << domainSrc_->getDomainOutputName()
813         << " and domain destination: " << domainDest_->getDomainOutputName()
814         << std::endl;
815    return;
816  }
817
818  std::vector<StdSize> start(1, startIndex - localNbWeight);
819  std::vector<StdSize> count(1, localNbWeight);
820 
821  WriteNetCdf netCdfWriter(filename, client->intraComm); 
822
823  // Define some dimensions
824  netCdfWriter.addDimensionWrite("n_src", n_src);
825  netCdfWriter.addDimensionWrite("n_dst", n_dst);
826  netCdfWriter.addDimensionWrite("n_weight", globalNbWeight);
827 
828  std::vector<StdString> dims(1,"n_weight");
829
830  // Add some variables
831  netCdfWriter.addVariableWrite("src_idx", NC_INT, dims);
832  netCdfWriter.addVariableWrite("dst_idx", NC_INT, dims);
833  netCdfWriter.addVariableWrite("weight", NC_DOUBLE, dims);
834
835  // End of definition
836  netCdfWriter.endDefinition();
837
838  // // Write variables
839  if (0 != localNbWeight)
840  {
841    netCdfWriter.writeDataIndex(src_idx, "src_idx", false, 0, &start, &count);
842    netCdfWriter.writeDataIndex(dst_idx, "dst_idx", false, 0, &start, &count);
843    netCdfWriter.writeDataIndex(weights, "weight", false, 0, &start, &count);
844  }
845
846  netCdfWriter.closeFile();
847}
848
849/*!
850  Read interpolation information from a file
851  \param [in] filename interpolation file
852  \param [in/out] interpMapValue Mapping between (global) index of domain on grid destination and
853         corresponding global index of domain and associated weight value on grid source
854*/
855void CDomainAlgorithmInterpolate::readInterpolationInfo(std::string& filename,
856                                                        std::map<int,std::vector<std::pair<int,double> > >& interpMapValue)
857{
858  int ncid ;
859  int weightDimId ;
860  size_t nbWeightGlo ;
861
862
863  CContext* context = CContext::getCurrent();
864  CContextClient* client=context->client;
865  int clientRank = client->clientRank;
866  int clientSize = client->clientSize;
867
868
869  {
870    ifstream f(filename.c_str());
871    if (!f.good()) ERROR("void CDomainAlgorithmInterpolate::readInterpolationInfo",
872                      << "Attempt to read file weight :"  << filename << " which doesn't seem to exist." << std::endl
873                      << "Please check this file ");
874  }
875                 
876  nc_open(filename.c_str(),NC_NOWRITE, &ncid) ;
877  nc_inq_dimid(ncid,"n_weight",&weightDimId) ;
878  nc_inq_dimlen(ncid,weightDimId,&nbWeightGlo) ;
879
880  size_t nbWeight ;
881  size_t start ;
882  size_t div = nbWeightGlo/clientSize ;
883  size_t mod = nbWeightGlo%clientSize ;
884  if (clientRank < mod)
885  {
886    nbWeight=div+1 ;
887    start=clientRank*(div+1) ;
888  }
889  else
890  {
891    nbWeight=div ;
892    start= mod * (div+1) + (clientRank-mod) * div ;
893  }
894
895  double* weight=new double[nbWeight] ;
896  int weightId ;
897  nc_inq_varid (ncid, "weight", &weightId) ;
898  nc_get_vara_double(ncid, weightId, &start, &nbWeight, weight) ;
899
900  long* srcIndex=new long[nbWeight] ;
901  int srcIndexId ;
902  nc_inq_varid (ncid, "src_idx", &srcIndexId) ;
903  nc_get_vara_long(ncid, srcIndexId, &start, &nbWeight, srcIndex) ;
904
905  long* dstIndex=new long[nbWeight] ;
906  int dstIndexId ;
907  nc_inq_varid (ncid, "dst_idx", &dstIndexId) ;
908  nc_get_vara_long(ncid, dstIndexId, &start, &nbWeight, dstIndex) ;
909
910  int indexOffset=0 ;
911  if (fortranConvention) indexOffset=1 ;
912    for(size_t ind=0; ind<nbWeight;++ind)
913      interpMapValue[dstIndex[ind]-indexOffset].push_back(make_pair(srcIndex[ind]-indexOffset,weight[ind]));
914 }
915
916void CDomainAlgorithmInterpolate::apply(const std::vector<std::pair<int,double> >& localIndex,
917                                            const double* dataInput,
918                                            CArray<double,1>& dataOut,
919                                            std::vector<bool>& flagInitial,
920                                            bool ignoreMissingValue, bool firstPass  )
921{
922  int nbLocalIndex = localIndex.size();   
923  double defaultValue = std::numeric_limits<double>::quiet_NaN();
924   
925  if (detectMissingValue)
926  {
927     if (firstPass && renormalize)
928     {
929       renormalizationFactor.resize(dataOut.numElements()) ;
930       renormalizationFactor=1 ;
931     }
932
933    if (firstPass)
934    {
935      allMissing.resize(dataOut.numElements()) ;
936      allMissing=true ;
937    }
938
939    for (int idx = 0; idx < nbLocalIndex; ++idx)
940    {
941      if (NumTraits<double>::isNan(*(dataInput + idx)))
942      {
943        allMissing(localIndex[idx].first) = allMissing(localIndex[idx].first) && true;
944        if (renormalize) renormalizationFactor(localIndex[idx].first)-=localIndex[idx].second ;
945      }
946      else
947      {
948        dataOut(localIndex[idx].first) += *(dataInput + idx) * localIndex[idx].second;
949        allMissing(localIndex[idx].first) = allMissing(localIndex[idx].first) && false; // Reset flag to indicate not all data source are nan
950      }
951    }
952
953  }
954  else
955  {
956    for (int idx = 0; idx < nbLocalIndex; ++idx)
957    {
958      dataOut(localIndex[idx].first) += *(dataInput + idx) * localIndex[idx].second;
959    }
960  }
961}
962
963void CDomainAlgorithmInterpolate::updateData(CArray<double,1>& dataOut)
964{
965  if (detectMissingValue)
966  {
967    double defaultValue = std::numeric_limits<double>::quiet_NaN();
968    size_t nbIndex=dataOut.numElements() ; 
969
970    if (allMissing.numElements()>0)
971    {
972      for (int idx = 0; idx < nbIndex; ++idx)
973      {
974        if (allMissing(idx)) dataOut(idx) = defaultValue; // If all data source are nan then data destination must be nan
975      }
976    }
977   
978    if (renormalize)
979    {
980      if (renormalizationFactor.numElements()>0) dataOut/=renormalizationFactor ; // In some case, process doesn't received any data for interpolation (mask)
981                                                                                 // so renormalizationFactor is not initialized
982    }
983  }
984}
985
986}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.