Documentation/mic/scif_overview.rst

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   2 Symmetric Communication Interface (SCIF)
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   5 The Symmetric Communication Interface (SCIF (pronounced as skiff)) is a low
   6 level communications API across PCIe currently implemented for MIC. Currently
   7 SCIF provides inter-node communication within a single host platform, where a
   8 node is a MIC Coprocessor or Xeon based host. SCIF abstracts the details of
   9 communicating over the PCIe bus while providing an API that is symmetric
  10 across all the nodes in the PCIe network. An important design objective for SCIF
  11 is to deliver the maximum possible performance given the communication
  12 abilities of the hardware. SCIF has been used to implement an offload compiler
  13 runtime and OFED support for MPI implementations for MIC coprocessors.
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  15 SCIF API Components
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  18 The SCIF API has the following parts:
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  20 1. Connection establishment using a client server model
  21 2. Byte stream messaging intended for short messages
  22 3. Node enumeration to determine online nodes
  23 4. Poll semantics for detection of incoming connections and messages
  24 5. Memory registration to pin down pages
  25 6. Remote memory mapping for low latency CPU accesses via mmap
  26 7. Remote DMA (RDMA) for high bandwidth DMA transfers
  27 8. Fence APIs for RDMA synchronization
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  29 SCIF exposes the notion of a connection which can be used by peer processes on
  30 nodes in a SCIF PCIe "network" to share memory "windows" and to communicate. A
  31 process in a SCIF node initiates a SCIF connection to a peer process on a
  32 different node via a SCIF "endpoint". SCIF endpoints support messaging APIs
  33 which are similar to connection oriented socket APIs. Connected SCIF endpoints
  34 can also register local memory which is followed by data transfer using either
  35 DMA, CPU copies or remote memory mapping via mmap. SCIF supports both user and
  36 kernel mode clients which are functionally equivalent.
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  38 SCIF Performance for MIC
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  41 DMA bandwidth comparison between the TCP (over ethernet over PCIe) stack versus
  42 SCIF shows the performance advantages of SCIF for HPC applications and
  43 runtimes::
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  45              Comparison of TCP and SCIF based BW
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  47   Throughput (GB/sec)
  48     8 +                                             PCIe Bandwidth ******
  49       +                                                        TCP ######
  50     7 +    **************************************             SCIF %%%%%%
  51       |                       %%%%%%%%%%%%%%%%%%%
  52     6 +                   %%%%
  53       |                 %%
  54       |               %%%
  55     5 +              %%
  56       |            %%
  57     4 +           %%
  58       |          %%
  59     3 +         %%
  60       |        %
  61     2 +      %%
  62       |     %%
  63       |    %
  64     1 +
  65       +    ######################################
  66     0 +++---+++--+--+-+--+--+-++-+--+-++-+--+-++-+-
  67       1       10     100      1000   10000   100000
  68                    Transfer Size (KBytes)
  69
  70 SCIF allows memory sharing via mmap(..) between processes on different PCIe
  71 nodes and thus provides bare-metal PCIe latency. The round trip SCIF mmap
  72 latency from the host to an x100 MIC for an 8 byte message is 0.44 usecs.
  73
  74 SCIF has a user space library which is a thin IOCTL wrapper providing a user
  75 space API similar to the kernel API in scif.h. The SCIF user space library
  76 is distributed @ https://software.intel.com/en-us/mic-developer
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  78 Here is some pseudo code for an example of how two applications on two PCIe
  79 nodes would typically use the SCIF API::
  80
  81   Process A (on node A)                 Process B (on node B)
  82
  83   /* get online node information */
  84   scif_get_node_ids(..)                 scif_get_node_ids(..)
  85   scif_open(..)                         scif_open(..)
  86   scif_bind(..)                         scif_bind(..)
  87   scif_listen(..)
  88   scif_accept(..)                               scif_connect(..)
  89   /* SCIF connection established */
  90
  91   /* Send and receive short messages */
  92   scif_send(..)/scif_recv(..)           scif_send(..)/scif_recv(..)
  93
  94   /* Register memory */
  95   scif_register(..)                     scif_register(..)
  96
  97   /* RDMA */
  98   scif_readfrom(..)/scif_writeto(..)    scif_readfrom(..)/scif_writeto(..)
  99
 100   /* Fence DMAs */
 101   scif_fence_signal(..)                 scif_fence_signal(..)
 102
 103   mmap(..)                              mmap(..)
 104
 105   /* Access remote registered memory */
 106
 107   /* Close the endpoints */
 108   scif_close(..)                                scif_close(..)