MPI मूल बातें

मैंने "डममीज़ के लिए MPI के फंडामेंटल" लेख पढ़ा और महसूस किया कि एक नौसिखिया का लेख उसे डरा सकता है।

सिद्धांत

शुरू से शुरू करो

पहले, समानांतर कंप्यूटिंग के लिए कोई एकल मानक (एपीआई) नहीं था, और प्रोग्रामर्स को प्रत्येक क्लस्टर के लिए आर्किटेक्चरली विशिष्ट कोड लिखना था। लेकिन, जैसा कि आप जानते हैं, प्रोग्रामर तर्कसंगत लोग हैं और यह जल्दी से मानकों को व्यवस्थित करने का निर्णय लिया गया (सबसे प्रसिद्ध एमपीआई , ओपनएमपी हैं)।

MPI - संदेश पासिंग इंटरफ़ेस। यह एक विशिष्ट API है जो क्लस्टर निर्माता क्लस्टर कोड से क्लस्टर प्रोग्राम को आसानी से ट्रांसफर करने के लिए कार्यान्वित करता है, बिना सोर्स कोड (!) के एक भी बाइट को बदले बिना।
एक समानांतर कार्यक्रम को कंप्यूटिंग शक्ति और संचार वातावरण का अच्छा उपयोग करना चाहिए। MPI में, नोड्स और नेटवर्क पर लोड को संतुलित करने का सारा काम प्रोग्रामर के पास होता है, और अधिकतम प्रदर्शन के लिए आपको किसी विशेष क्लस्टर की विशेषताओं को जानना होता है। MPI बहुत ही विनम्रता से नेटवर्क टोपोलॉजी के मुद्दे को हल करता है: संचारकों की अवधारणाएं हैं - प्रक्रियाओं के समूह जो नेटवर्क टोपोलॉजी के अनुसार गिने जा सकते हैं (इसके लिए MPI_Cart_create फ़ंक्शन का उपयोग किया जाता है , जो आप ग्रिड से हाइपरक्यूब तक किसी भी टोपोलॉजी को निर्दिष्ट करने के लिए कर सकते हैं)।

समांतरता की व्यवहार्यता

पाठ्यपुस्तकों में कुछ उदाहरण बहुत ही संश्लिष्ट हैं - वे कुछ श्रृंखलाओं को मानक प्रकार (उदाहरण के लिए, दोहरे) के भीतर गिनते हैं, जो व्यवहार में गणना की जाती है, जो कि नेटवर्क पर किसी चीज को आरंभ करने और प्रसारित करने में खर्च की तुलना में बहुत कम है (संख्या pi की गणना करके) गीगाबिट ईथरनेट के साथ दो कंप्यूटरों पर डबल लगभग एक कंप्यूटर पर कंप्यूटिंग की तुलना में लगभग दोगुना है)। हालांकि, एमपीआई मल्टी-कोर प्रोसेसर (जो किसी कारण से कई भूल जाते हैं) का उपयोग करने की अनुमति देता है, और कोर के बीच स्थानांतरण की गति पूरी तरह से अलग क्रम है, इसलिए आपको हमेशा सिस्टम की वास्तुकला और टोपोलॉजी को जानने की आवश्यकता होती है ।

अभ्यास

आप सिद्धांत के बारे में बहुत कुछ लिख सकते हैं, लेकिन अभ्यास के अनुपात में सिद्धांत को समझना बेहतर है।
सबसे पहले, अपने कंप्यूटर पर किसी प्रकार के MPI कार्यान्वयन को स्थापित करें। MPI के सबसे सामान्य कार्यान्वयनों में से एक MPICH ( MPI गिरगिट ) है।

स्थापना

ऑबंट में एक लाइन में स्थापित किया गया है:

sudo apt-get install mpich2

आइए एक सरल सा प्रोग्राम लिखें जो उपयोगी न हो:

#include <stdio.h>
#include <mpi.h>

int main ( int argc, char* argv[])
{
int errCode;

if ((errCode = MPI_Init(&argc, &argv)) != 0)
{
return errCode;
}

int myRank;

MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &myRank);

if (myRank == 0)
{
printf( "It works!\n" );
}

MPI_Finalize();
return 0;
}

* This source code was highlighted with Source Code Highlighter .

इस कार्यक्रम को संकलित करें:

mpicc -o test.bin ./test.c

आइए चलाने की कोशिश करें:

mpirun ./test.bin

और (यदि आपने अभी तक mpd डेमॉन को कॉन्फ़िगर नहीं किया है), तो हमें एक संदेश मिलता है कि mpd डेमन नहीं चल रहा है।

mpiexec: cannot connect to local mpd (/tmp/mpd2.console_valery); possible causes:
1. no mpd is running on this host
2. an mpd is running but was started without a "console" (-n option)
In case 1, you can start an mpd on this host with:
mpd &
and you will be able to run jobs just on this host.
For more details on starting mpds on a set of hosts, see
the MPICH2 Installation Guide.

एमपीडी शुरू करने की कोशिश करते समय, यह कहा जाएगा कि कोई सेटिंग नहीं है (क्यों, वास्तव में, डेमॉन शुरू नहीं होता है)

configuration file /home/valery/.mpd.conf not found
A file named .mpd.conf file must be present in the user's home
directory (/etc/mpd.conf if root) with read and write access
only for the user, and must contain at least a line with:
MPD_SECRETWORD=<secretword>
One way to safely create this file is to do the following:
cd $HOME
touch .mpd.conf
chmod 600 .mpd.conf
and then use an editor to insert a line like
MPD_SECRETWORD=mr45-j9z
into the file. (Of course use some other secret word than mr45-j9z.)


गुप्त शब्द केवल नोड्स को जोड़ने के लिए आवश्यक है। यदि हम अधिक कंप्यूटर कनेक्ट करते हैं, तो हमें उन पर MPICH स्थापित करने की आवश्यकता होगी और हमें नोड को नोड्स की सूची में जोड़ना होगा, और यह ssh का उपयोग करके कुंजियों के माध्यम से कनेक्शन को कॉन्फ़िगर करने के लिए (नोड्स के साथ संचार करने के लिए) अति सूक्ष्म नहीं होगा।
यदि सब कुछ सही ढंग से किया जाता है, तो हमें लगभग निम्नलिखित निष्कर्ष मिलते हैं:

$ mpirun ./test.bin
It works!


MPI_Init - कॉल करने के लिए आवश्यक है, क्योंकि यह MPI लाइब्रेरी को इनिशियलाइज़ करता है।
MPI_COMM_WORLD - सभी प्रक्रियाओं वाले वैश्विक संचारक की पहचानकर्ता।
MPI_Comm_rank - निर्दिष्ट संचारक के भीतर प्रक्रिया की पहचानकर्ता (संख्या, रैंक) लौटाता है।

हम केवल 0 के बराबर रैंक के साथ ही प्रदर्शन क्यों करते हैं? बस यह कि यह प्रक्रिया डिफ़ॉल्ट रूप से उसी से मेल खाती है जिसके पास उस टर्मिनल के कंसोल तक पहुंच है जहां से इसे लॉन्च किया गया था। हम किसी अन्य का उपयोग कर सकते हैं, लेकिन यह अधिक सुविधाजनक है।

आउटपुट के बजाय

आप समानांतर प्रोग्रामिंग के लगभग किसी भी ज्ञान के बिना एक समानांतर कार्यक्रम लिख सकते हैं, लेकिन प्रभावी कार्यक्रम लिखना एल्गोरिथ्म चुनने और इसे लागू करने, इसे एक सिस्टम में फिट करने, और इसी तरह की एक समय लेने वाली प्रक्रिया है। लेकिन यदि आप सरल प्रोग्राम लिखना शुरू करते हैं और उसी समय कंप्यूटिंग सिस्टम (उनके आर्किटेक्चर, संचार वातावरण, आदि के बारे में) के विनिर्देशों और साहित्य को पढ़ते हैं, तो समय के साथ,% उपयोगकर्ता नाम%, आप सूची में उन जैसी डरावनी मशीनों को भी अधीन कर पाएंगे। शीर्ष 500