PDF de programación - Programación con MPI

Curso de de Promoción
Curso
Programación en el
Programación

Promoción Educativa
Educativa

en el Supercomputador

Supercomputador Ben Ben Arabi
Arabi

Programación con MPI
con MPI
Programación

Javier Cuenca

Universidad de Murcia

Indice de la
Indice

de la sesión
sesión

Introducción

Comunicaciones punto a punto

Comunicaciones colectivas

Agrupación de datos

Comunicadores y topologías

MPI-2

Uso de MPI en el supercomputador BenArabi

Ejercicios prácticos

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Programación en el Supercomputador Ben Arabí
dor Ben Arabí
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Indice de la
Indice

de la sesión
sesión

Introducción.

Nociones básicas
Ejemplo inicial
Directivas

Constructores

Claúsulas de alcance de datos

Funciones de librería

Variables de entorno

Ejemplos

Tareas en OpenMP 3.0

Uso de OpenMP en el supercomputador Ben Arabi

Ejercicios prácticos

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Introducción
Introducción

Previamente PVM: Parallel Virtual Machine

MPI: Message Passing Interface

Una especificación para paso de mensajes

La primera librería de paso de mensajes estándar y portable

Por consenso MPI Forum. Participantes de unas 40 organizaciones

Acabado y publicado en mayo 1994. Actualizado en junio 1995

MPI-2, HeteroMPI, FT-MPI

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Introducción..
Introducción
¿¿QuéQué ofrece
ofrece??

Estandarización

Portabilidad: multiprocesadores, multicomputadores, redes, heterogéneos, ...

Buenas prestaciones, ..., si están disponibles para el sistema

Amplia funcionalidad

Implementaciones libres (mpich, lam, ...)

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Introducción..
Introducción
Procesos
Procesos

Programa MPI: conjunto de procesos autónomos

Cada proceso puede ejecutar codigo diferente

Procesos comunican vía primitivas MPI

Proceso: secuencial o multithreads

MPI no proveé mecanismos para situar procesos en procesadores. Eso es misión de
cada implementación en cada plataforma

MPI 2.0:







Es posible la creación/borrado de procesos dinámicamente durante ejecución
Es posible el acceso a memoria remota
Es posible la entrada/salida paralela

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Introducción..
Introducción
Ejemplo: : hello.c
hello.c
Ejemplo

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "mpi.h"
main(int argc, char*argv[]) {

int name, p, source, dest, tag = 0;
char message[100];
MPI_Status status;

MPI_Init(&argc,&argv);
MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&name);
MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&p);

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Introducción..
Introducción
Ejemplo: : hello.c
hello.c
Ejemplo

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "mpi.h"
main(int argc, char*argv[]) {

if (name != 0)
{

int name, p, source, dest, tag = 0;
char message[100];
MPI_Status status;

printf("Processor %d of %d\n",name, p);
sprintf(message,"greetings from process %d!", name);
dest = 0;
MPI_Send(message, strlen(message)+1, MPI_CHAR, dest, tag, MPI_COMM_WORLD);

MPI_Init(&argc,&argv);
MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&name);
MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&p);

}
else
{

printf("processor 0, p = %d \n",p);
for(source=1; source < p; source++)
{

MPI_Recv(message,100, MPI_CHAR, source, tag, MPI_COMM_WORLD, &status);
printf("%s\n",message);

}

}
MPI_Finalize();

}

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Introducción..
Introducción
Ejemplo FORTRAN
Ejemplo

FORTRAN: : fortran_hello
fortran_hello

CHARACTER*20 msg
INTEGER myrank, ierr, status(MPI_STATUS_SIZE)
INTEGER tag = 99

…

CALL MPI_COMM_RANK( MPI_COMM_WORLD, myrank, ierr)

IF (myrank .EQ. 0) THEN

msg = “Hello there”
CALL MPI_SEND( msg, 11, MPI_CHARACTER, 1, tag, MPI_COMM_WORLD, ierr)

ELSE IF (myrank .EQ. 1) THEN

CALL MPI_RECV( msg, 20, MPI_CHARACTER, 0, tag, MPI_COMM_WORLD, status,

ierr)

END IF

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Introducción..
Introducción
Ejemplo de de usouso
Ejemplo

Fichero cabecera:
#include <mpi.h>

Formato de las funciones:
error=MPI_nombre(parámetros ...)

Inicialización:
int

MPI_Init ( int

*argc , char **argv )

Comunicador: Conjunto de procesos en que se hacen comunicaciones
MPI_COMM_WORD , el mundo de los procesos MPI

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1010

Introducción..
Introducción
Ejemplo de de usouso
Ejemplo

Identificación de procesos:
MPI_Comm_rank ( MPI_Comm comm , int

*rank)

Procesos en el comunicador:
MPI_Comm_size ( MPI_Comm comm , int

*size)

Finalización:
int

MPI_Finalize ( )

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1111

Introducción..
Introducción
Ejemplo de de usouso
Ejemplo

 MENSAJE: Formado por un cierto número de elementos de un tipo MPI
 Tipos MPI Básicos:

MPI_CHAR
MPI_SHORT
MPI_INT
MPI_LONG
MPI_UNSIGNED_CHAR
MPI_UNSIGNED_SHOT
MPI_UNSIGNED
MPI_UNSIGNED_LONG
MPI_FLOAT
MPI_DOUBLE
MPI_LONG_DOUBLE
MPI_BYTE
MPI_PACKED

signed char
signed short int
signed int
signed long int
unsigned
unsigned
unsigned int
unsigned
float
double
long double

char
short int

long int

 Tipos MPI Derivados: los construye el programador

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1212

Introducción..
Introducción
FORTRAN. . Ejemplo
FORTRAN

Ejemplo de de usouso

 Tipos MPI Básicos

 MPI_INTEGER
 MPI_REAL
 MPI_DOUBLE_PRECISION
 MPI_COMPLEX
 MPI_LOGICAL
 MPI_CHARACTER
 MPI_BYTE

 MPI_PACKED

INTEGER
REAL
DOUBLE PRECISION
COMPLEX
LOGICAL
CHARACTER(1)

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1313

Introducción..
Introducción
Ejemplo de de usouso
Ejemplo

 Envío:

int MPI_Send ( void *buffer , int contador , MPI_Datatype

tipo , int destino , int tag , MPI_Comm

comunicador )

 Recepción:

int MPI_Recv ( void *buffer , int contador , MPI_Datatype

tipo , int origen , int tag , MPI_Comm
MPI_Status

*estado)

comunicador ,

MPI_ANY_TAG
MPI_ANY_SOURCE

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1414

Indice de la
Indice

de la sesión
sesión

Introducción

Comunicaciones punto a punto

Comunicaciones colectivas

Agrupación de datos

Comunicadores y topologías

MPI-2

Uso de MPI en el supercomputador BenArabi

Ejercicios prácticos

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1515

Comunicaciones punto
Comunicaciones
Tipos de de comunicaciones
Tipos

punto a a punto
punto..
comunicaciones sincronas
sincronas

Envío:

Envío síncrono: MPI_Ssend
Acaba cuando la recepción empieza

Envío con buffer: MPI_Bsend
Acaba siempre, independiente del receptor

Envío estándar: MPI_Send
Síncrono o con buffer

Envío “ready”: MPI_Rsend
Acaba independiente de que acabe la recepción

Recepción: MPI_Recv
Acaba cuando se ha recibido un mensaje.

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1616

Comunicaciones punto
Comunicaciones
Comunicación asíncrona
Comunicación

punto a a punto
punto. .
asíncrona ((nonblocking
nonblocking))

MPI_Isend(buf, count, datatype, dest, tag, comm, request)

MPI_Irecv(buf, count, datatype, source, tag, comm, request)

Parámetro request para saber si la operación ha acabado

MPI_Wait( )
vuelve si la operación se ha completado. Espera hasta que se completa

MPI_Test( )
devuelve un flag diciendo si la operación se ha completado

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Comunicaciones punto
Comunicacio