Режимы передачи данных

Операции передачи данных между двумя процессами

Аварийное завершение параллельной программы

Синхронизация вычислений

В ряде ситуаций независимо выполняемые в процессах вычисления необходимо синхронизировать. Так, например, для измерения времени начала работы параллельной программы необходимо, чтобы для всех процессов одновременно были завершены все подготовительные действия, перед окончанием работы программы все процессы должны завершить свои вычисления и т.п.

Синхронизация процессов, т.е. одновременное достижение процессами тех или иных точек процесса вычислений, обеспечивается при помощи функции MPI:

int MPI_Barrier(MPI_Comm comm),

где

· comm — коммуникатор, в рамках которого выполняется операция.

Функция MPI_Barrier определяет коллективную операцию, и, тем самым, при использовании она должна вызываться всеми процессами используемого коммуникатора. При вызове функции MPI_Barrier выполнение процесса блокируется, продолжение вычислений процесса произойдет только после вызова функции MPI_Barrier всеми процессами коммуникатора.

Для корректного завершения параллельной программы в случае непредвиденных ситуаций необходимо использовать функцию:

int MPI_Abort(MPI_Comm comm, int errorcode),

где

· comm — коммуникатор, процессы которого необходимо аварийно остановить;

· errorcode — код возврата из параллельной программы.

Эта функция корректно прерывает выполнение параллельной программы, оповещая об этом событии среду MPI, в отличие от функций стандартной библиотеки алгоритмического языка C, таких, как abort или terminate. Обычное ее использование заключается в следующем:

MPI_Abort(MPI_COMM_WORLD, MPI_ERR_OTHER);

Продолжим начатое в п. 5.2.1 изучение функций MPI для выполнения операций передачи данных между процессами параллельной программы.

Рассмотренная ранее функция MPI_Send обеспечивает так называемый стандартный (standard) режим отправки сообщений, при котором (см. также п. 5.2.1.3):

· на время выполнения функции процесс – отправитель сообщения блокируется;

· после завершения функции буфер может быть использован повторно;

· состояние отправленного сообщения может быть различным – сообщение может располагаться на процессе-отправителе, может находиться в состоянии передачи, может храниться на процессе-получателе или же может быть принято процессом-получателем при помощи функции MPI_Recv.

Кроме стандартного режима в MPI предусматриваются следующие дополнительные режимы передачи сообщений:

· синхронный (synchronous) режим состоит в том, что завершение функции отправки сообщения происходит только при получении от процесса - получателя подтверждения о начале приема отправленного сообщения. Отправленное сообщение или полностью принято процессом - получателем, или находится в состоянии приема;

· буферизованный (buffered) режим предполагает использование дополнительных системных или задаваемых пользователем буферов для копирования в них отправляемых сообщений. Функция отправки сообщения завершается сразу же после копирования сообщения в системный буфер;

· режим передачи по готовности (ready) может быть использован только, если операция приема сообщения уже инициирована. Буфер сообщения после завершения функции отправки сообщения может быть повторно использован.

Для именования функций отправки сообщения для разных режимов выполнения в MPI применяется название функции MPI_Send, к которому как префикс добавляется начальный символ названия соответствующего режима работы, т.е.:

· MPI_Ssend – функция отправки сообщения в синхронном режиме;

· MPI_Bsend – функция отправки сообщения в буферизованном режиме;

· MPI_Rsend – функция отправки сообщения в режиме по готовности.

Список параметров всех перечисленных функций совпадает с составом параметров функции MPI_Send.

Для применения буферизованного режима передачи может быть создан и передан MPI буфер памяти, используемая для этого функция имеет вид:

int MPI_Buffer_attach(void *buf, int size),

где

· buf — адрес буфера памяти;

· size — размер буфера.

После завершения работы с буфером он должен быть отключен от MPI при помощи функции:

int MPI_Buffer_detach(void *buf, int *size),

где

· buf — адрес буфера памяти;

· size — возвращаемый размер буфера.

По практическому использованию режимов можно привести следующие рекомендации:

· стандартный режим обычно реализуется как буферизированный или синхронный, в зависимости от размера передаваемого сообщения, и зачастую является наиболее оптимизированным по производительности;

· режим передачи по готовности формально является наиболее быстрым, но используется достаточно редко, т. к. обычно сложно гарантировать готовность операции приема;

· буферизованный режим также выполняется достаточно быстро, но может приводить к большим расходам ресурсов (памяти), – в целом может быть рекомендован для передачи коротких сообщений;

· синхронный режим является наиболее медленным, т.к. требует подтверждения приема, однако не нуждается в дополнительной памяти для хранения сообщения. Этот режим может быть рекомендован для передачи длинных сообщений.

В заключение отметим, что для функции приема MPI_Recv не существует различных режимов работы.