Программирование для многопроцессорных систем в стандарте MPI - Шпаковский Г.И., Серикова Н.В

вторяется с тем же аргументом и соответствующий прием стартовал, тогда вызов рано или поздно возвратит flag = true, если не будет закрыт другой посылкой.

3.7.5. Множественные завершения

Удобно иметь возможность ожидать завершения любой или всех операций в списке, а не ждать только специального сообщения. Вызовы MPI_WAITANY или MPI_TESTANY можно использовать для ожидания завершения одной из нескольких операций. Вызовы MPI_WAITALL или MPI_TESTALL могут быть использованы для

int MPI_Waitany (int count, MPI_Request *array_of_requests, int *index, MPI_Status *status)

MPI_WAITANY(COUNT, ARRAY_OF_REQUESTS, INDEX, STATUS, IERROR) INTEGER COUNT, ARRAY_OF_REQUESTS(*), INDEX,

STATUS(MPI_STATUS_SIZE), IERROR

static int MPI::Request::Waitany(int count, MPI::Request array_of_requests[], MPI::Status& status)

Операция блокирует работу до тех пор, пока не завершится одна из операций из массива активных запросов. Если более чем одна операция задействована и может закончиться, выполняется произвольный выбор. Операция возвращает в index индекс этого запроса в массиве и возвращает в status статус завершаемого обмена. Если запрос был создан операцией неблокирующего обмена, то он удаляется, и дескриптор запроса устанавливается в MPI_REQUEST_NULL.

Список array_of_request может содержать нуль или неактивные дескрипторы. Если список не содержит активных дескрипторов (список имеет нулевую длину или все элементы являются нулями или неактивны), тогда вызов заканчивается немедленно с index = MPI_UNDEFINED и со статусом empty.

71

Выполнение MPI_WAITANY (count, array_of_requests, index, status) имеет тот же эффект, что и выполнение MPI_WAIT (&array_of_requests[i], status), где i есть значение, возвращенное в аргументе index (если значение index не MPI_UNDEFINED). MPI_WAITANY с массивом, содержащим один активный элемент, эквивалентно MPI_WAIT.

Функция MPI_TESTANY тестирует завершение либо одной либо никакой из операций, связанных с активными дескрипторами. В первом случае она возвращает flag = true, индекс этого запроса в массиве index и статус этой операции в status; если запрос был создан вызовом неблокирующего обмена, то запрос удаляется, и дескриптор устанавливается в MPI_REQUEST_NULL. Массив индексируется от нуля в языке Си и от единицы в языке Fortran. В последнем случае (не завершено никакой операции) возвращается flag = false, значение MPI_UNDEFINED в index и состояние аргумента status является неопределенным. Массив может содержать нуль или неактивные дескрипторы. Если массив не содержит активных дескрипторов, то вызов заканчивается немедленно с flag = true, index = MPI_UNDEFINED и status = empty. Если массив запросов содержит активные дескрипто-

ры, тогда выполнение MPI_TESTANY(count, array_of_requests, index, status) имеет тот же эффект, как и выполнение MPI_TEST (&array_of_requests[i], flag, status) для i = 0, 1 ,..., count-1 в некото-

ром произвольном порядке, пока один вызов не возвратит flag = true, или все вызовы не могут быть выполнены. В первом случае индекс устанавливается на последнее значение i, и в последнем случае уста-

навливается в MPI_UNDEFINED. MPI_TESTANY с массивом, со-

держащим один активный элемент, эквивалентен MPI_TEST.

MPI_TESTANY (count, array_of_requests, index, flag, status)

int MPI_Testany (int count, MPI_Request *array_of_requests, int *index, int *flag, MPI_Status *status)

MPI_TESTANY(COUNT, ARRAY_OF_REQUESTS, INDEX, FLAG, STATUS, IERROR)

LOGICAL FLAG

72

INTEGER COUNT, ARRAY_OF_REQUESTS(*), INDEX, STATUS(MPI_STATUS_SIZE), IERROR

static bool MPI::Request::Testany (int count, MPI::Request array_of_requests[], int& index, MPI::Status& status)

Функция MPI_WAITALL блокирует работу, пока все операции обмена, связанные с активными дескрипторами в списке, не завершатся, и возвращает статус всех операций. Оба массива имеют то же самое количество элементов. Элемент с номером i в array_of_statuses устанавливается в возвращаемый статус i-й операции. Запросы, созданные операцией неблокирующего обмена, удаляются, и соответствующие дескрипторы устанавливаются в MPI_REQUEST_NULL. Список может содержать нуль или неактивные дескрипторы. Вызов устанавливает статус каждого такого элемента в состояние empty.

Когда один или более обменов, завершенных обращением к MPI_WAITALL, оказались неудачны, желательно возвратить специальную информацию по каждому обмену. Функция MPI_WAITALL возвращает в таком случае код MPI_ERR_IN_STATUS и устанавливает в поля ошибки каждого статуса специфический код ошибки. Этот код будет MPI_SUCCESS, если обмен завершен, или другой код, если обмен не состоялся; или он может быть MPI_ERR_PENDING, если код не завершен и не в состоянии отказа. Функция MPI_WAITALL будет возвращать MPI_ SUCCESS, если никакой из запросов не имеет ошибки, или будет возвращать другой код ошибки, если не выполнился по другим причинам (таким как неверный аргумент). В таком случае он не будет корректировать поле ошибки в статусе.

MPI_WAITALL ( count, array_of_requests, array_of_statuses)

int MPI_Waitall (int count, MPI_Request *array_of_requests, MPI_Status *array_of_statuses)

MPI_WAITALL(COUNT, ARRAY_OF_REQUESTS, ARRAY_OF_STATUSES, IERROR)

INTEGER COUNT, ARRAY_OF_REQUESTS(*)

INTEGER ARRAY_OF_STATUSES(MPI_STATUS_SIZE,*), IERROR

static void MPI::Request::Waitall (int count, MPI::Request array_of_requests[], MPI::Status array_of_statuses[])

73

Функция MPI_TESTALL возвращает flag=true, если обмены, связанные с активными дескрипторами в массиве, завершены. В этом случае каждый статусный элемент, который соответствует активному дескриптору, устанавливается в статус соответствующего обмена; если запрос был размещен вызовом неблокирующего обмена, то он удаляется, и дескриптор устанавливается в MPI_REQUEST_NULL. Каждый статусный элемент, который соответствует нулю или неактивному дескриптору, устанавливается в состояние empty. В противном случае возвращается flag=false, никакие запросы не модифицируются, и значения статусных элементов неопределенные. Это локальная операция.

MPI_TESTALL (count, array_of_requests, flag, array_of_statuses)

int MPI_Testall(int count, MPI_Request *array_of_requests, int *flag, MPI_Status *array_of_statuses)

MPI_TESTALL(COUNT, ARRAY_OF_REQUESTS, FLAG, ARRAY_OF_STATUSES, IERROR)

LOGICAL FLAG

INTEGER COUNT, ARRAY_OF_REQUESTS(*), ARRAY_OF_STATUSES(MPI_STATUS_SIZE,*), IERROR

static bool MPI::Request::Testall (int count, MPI::Request array_of_requests[], MPI::Status array_of_statuses[])

Функция MPI_WAITSOME ожидает, пока, по крайней мере, одна операция, связанная с активным дескриптором в списке, не завершится. Возвращает в outcount число запросов из списка array_of_indices, которые завершены. Возвращает в первую outcount ячейку массива array_of_indices индексы этих операций (индекс внутри array_of_requests). Возвращает в первую ячейку outcount массива array_of_status статус этих завершенных операций. Если завершенный запрос был создан вызовом неблокирующего обмена, то он удаляется, и связанный дескриптор устанавливается в MPI_REQUEST_NULL.

Если список не содержит активных дескрипторов, то вызов заканчивается немедленно со значением outcount = MPI_UNDEFINED.

74

MPI_WAITSOME (incount, array_of_requests, outcount,

int MPI_Waitsome (int incount, MPI_Request *array_of_requests, int *outcount, int *array_of_indices, MPI_Status *array_of_statuses)

MPI_WAITSOME (INCOUNT, ARRAY_OF_REQUESTS, OUTCOUNT, ARRAY_OF_INDICES, ARRAY_OF_STATUSES, IERROR)

INTEGER INCOUNT, ARRAY_OF_REQUESTS(*), OUTCOUNT, ARRAY_OF_INDICES(*), ARRAY_OF_STATUSES(MPI_STATUS_SIZE,*), IERROR

static int MPI::Request::Waitsome(int incount, MPI::Request array_of_requests[],

int array_of_indices[], MPI::Status array_of_statuses[])

Если один или более обменов, завершенных MPI_WAITSOME, не могут быть выполнены, надо возвращать по каждому обмену специфическую информацию.

Аргументы outcount, array_of_indices и array_of_statuses будут индицировать завершение всех обменов, успешных или неуспешных.

Вызов будет возвращать код ошибки MPI_ERR_IN_STATUS и устанавливать поле ошибки каждого возвращенного статуса, чтобы указать на успешное завершение или возвратить специфический код ошибки.

Вызов будет возвращать MPI_SUCCESS, если ни один запрос не содержал ошибки, и будет возвращен другой код ошибки, если запрос не может быть выполнен по какой-то причине. В таких случаях поля ошибок статуса не будут корректироваться.

Функция MPI_TESTSOME ведет себя подобно MPI_WAITSOME за исключением того, что заканчивается немедленно. Если ни одной операции не завершено, она возвращает outcount = 0. Если не имеется активных дескрипторов в списке, она возвращает outcount = MPI_UNDEFINED.

75

MPI_TESTSOME (incount, array_of_requests, outcount, array_of_indices, array_of_statuses)

int MPI_Testsome (int incount, MPI_Request *array_of_requests, int *outcount, int *array_of_indices, MPI_Status *array_of_statuses)

MPI_TESTSOME (INCOUNT, ARRAY_OF_REQUESTS, OUTCOUNT, ARRAY_OF_INDICES, ARRAY_OF_STATUSES, IERROR)

INTEGER INCOUNT, ARRAY_OF_REQUESTS(*), OUTCOUNT, ARRAY_OF_INDICES(*), ARRAY_OF_STATUSES(MPI_STATUS_SIZE,*), IERROR

static int MPI::Request::Testsome(int incount, MPI::Request array_of_requests[],

int array_of_indices[], MPI::Status array_of_statuses[])

MPI_TESTSOME является локальной операцией, которая заканчивается немедленно, тогда как MPI_WAITSOME будет блокироваться до завершения обменов, если в списке содержится хотя бы один активный дескриптор. Оба вызова выполняют требование однозначности: если запрос на прием повторно появляется в списке запро-

сов, передаваемых MPI_WAITSOME или MPI_TESTSOME, и соот-

ветствующая посылка была инициирована, тогда прием будет завершен успешно, если передача не закрыта другим приемом.

Пример 3.13. Код клиент – сервер (невозможность обмена).

CALL MPI_COMM_SIZE(comm, size, ierr)

CALL MPI_COMM_RANK(comm, rank, ierr)

!код клиента

IF(rank > 0) THEN

DO WHILE(.TRUE.)

CALL MPI_ISEND(a, n, MPI_REAL, 0, tag, comm, request, ierr) CALL MPI_WAIT(request, status, ierr)

END DO ELSE

!rank=0 – код сервера

DO i=1, size-1

CALL MPI_IRECV(a(1,i),n,MPI_REAL,i tag,comm,request_list(i),ierr) END DO

76

DO WHILE(.TRUE.)

CALL MPI_WAITANY(size-1, request_list, index, status, ierr) CALL DO_SERVICE(a(1,index)) ! дескриптор одного сообщения CALL MPI_IRECV(a(1,index),n,MPI_REAL,index,tag,comm,

request_list(index), ierr)

END DO END IF

Пример 3.14. Код с использованием MPI_WAITSOME.

CALL MPI_COMM_SIZE(comm, size, ierr) CALL MPI_COMM_RANK(comm, rank, ierr)

! код клиента

IF(rank > 0) THEN

DO WHILE(.TRUE.)

CALL MPI_ISEND(a, n, MPI_REAL, 0, tag, comm, request, ierr) CALL MPI_WAIT(request, status, ierr)

END DO ELSE

!rank=0 – код сервера

DO i=1, size-1

CALL MPI_IRECV(a(1,i), n, MPI_REAL,i,tag,comm, requests(i), ierr) END DO

DO WHILE(.TRUE.)

CALL MPI_WAITSOME(size,request_list,numdone,indices,statuses, ierr) DO i=1, numdone

CALL DO_SERVICE(a(1, indices(i)))

CALL MPI_IRECV(a(1, indices(i)), n, MPI_REAL, 0, tag, comm, requests(indices(i)), ierr)

END DO END DO

END IF

3.8. ПРОБА И ОТМЕНА

Операции MPI_PROBE и MPI_IPROBE позволяют проверить входные сообщения без реального их приема. Пользователь затем может решить, как ему принимать эти сообщения, основываясь на информации, возвращенной при пробе (преимущественно на информации, возвращенной аргументом status). В частности, пользователь может выделить память для приемного буфера согласно длине опробованного сообщения.

Операция MPI_CANCEL позволяет отменить ждущие сообщения. Это необходимо для очистки. Инициация операций получения или отправки связывает пользовательские ресурсы, и может оказаться необходимой отмена, чтобы освободить эти ресурсы.

77

MPI_IPROBE (source, tag, comm, flag, status)

int MPI_Iprobe(int source, int tag, MPI_Comm comm, int *flag, MPI_Status *status)

MPI_IPROBE(SOURCE, TAG, COMM, FLAG, STATUS, IERROR) LOGICAL FLAG

INTEGER SOURCE, TAG, COMM, STATUS(MPI_STATUS_SIZE), IERROR bool MPI::Comm::Iprobe(int source, int tag, MPI::Status& status) const

MPI_IPROBE (source, tag, comm, flag, status) возвращает flag = true, если имеется сообщение, которое может быть получено и которое соответствует образцу, описанному аргументами source, tag, и comm. Вызов соответствует тому же сообщению, которое было бы получено с помощью вызова MPI_RECV (..., source, tag, comm, status), выполненного на той же точке программы, и возвращает статус с теми же значениями, которые были бы возвращены MPI_RECV(). Другими словами, вызов возвращает flag = false и оставляет статус неопределенным. Если MPI_IPROBE возвращает flag = true, тогда содержание статусного объекта может быть впоследствии получено, как описано в параграфе 3.2.5, чтобы определить источник, тэг и длину опробованного сообщения. Последующий прием, выполненный с тем же самым контекстом и тэгом, возвращенным в status вызовом MPI_IPROBE, будет получать сообщение, которое соответствует пробе, если после пробы не вмешается какое-либо другое сообщение. Если принимающий процесс многопоточный, ответственность за выполнение условия возлагается на пользователя.

MPI_PROBE (source, tag, comm, status)

int MPI_Probe(int source, int tag, MPI_Comm comm, MPI_Status *status)

MPI_PROBE(SOURCE, TAG, COMM, STATUS, IERROR)

INTEGER SOURCE, TAG, COMM, STATUS(MPI_STATUS_SIZE), IERROR void MPI::Comm::Probe(int source, int tag, MPI::Status& status) const

78

MPI_PROBE ведет себя подобно MPI_IPROBE, исключая то, что функция MPI_PROBE является блокирующей и заканчивается после того, как соответствующее сообщение было найдено.

Аргумент source функции MPI_PROBE может быть MPI_ANY_SOURCE, это позволяет опробовать сообщения из произвольного источника и/или с произвольным тэгом. Однако специфический контекст обмена обязан создаваться только при помощи аргумента comm. Сообщение не обязательно должно быть получено сразу после опробования, оно может опробоваться несколько раз перед его получением.

MPI–реализация MPI_PROBE и MPI_IPROBE нуждается в гарантии продвижения: если обращение к MPI_PROBE уже было запущено процессом и посылка, которая соответствует пробе, уже инициирована тем же процессом, то вызов MPI_PROBE будет завершен, если сообщение не получено другой конкурирующей операцией приема (которая выполняется другой ветвью опробуемого процесса).

Аналогично, если процесс ожидает выполнения MPI_IPROBE и соответствующее сообщение было запущено, то обращение к MPI_IPROBE возвратит flag = true, если сообщение не получено другой конкурирующей приемной операцией.

Пример 3.15. Использование блокируемой пробы для ожидания входного сообщения.

CALL MPI_COMM_RANK(comm, rank, ierr)

IF (rank.EQ.0) THEN

Каждое сообщение принимается с правильным типом.

79

Пример 3.16. Некорректная программа с использованием блокируемой пробы для ожидания входного сообщения.

CALL MPI_COMM_RANK(comm, rank, ierr) IF (rank.EQ.0) THEN

CALL MPI_SEND(i, 1, MPI_INTEGER, 2, 0, comm, ierr) ELSE

IF(rank.EQ.1) THEN

CALL MPI_SEND(x, 1, MPI_REAL, 2, 0, comm, ierr) ELSE

DO i=1, 2

CALL MPI_PROBE(MPI_ANY_SOURCE, 0,comm, status, ierr) IF (status(MPI_SOURCE) = 0) THEN

100 CALL MPI_RECV(i,1,MPI_INTEGER,MPI_ANY_SOURCE, 0,comm,status, ierr)

ELSE

200 CALL MPI_RECV(x,1,MPI_REAL,MPI_ANY_SOURCE,0, comm,status,ierr)

END IF END DO

END IF

Модифицируем пример 3.15, используя MPI_ANY_SOURCE, как аргумент sourse в двух вызовах приема, обозначенных метками 100 и 200. Теперь программа некорректна: операция приема может получать сообщение, которое отличается от сообщения, опробованного предыдущим обращением к MPI_PROBE.

MPI_CANCEL (request)

IN request коммуникационный запрос (дескриптор) int MPI_Cancel(MPI_Request *request)

MPI_CANCEL(REQUEST, IERROR) INTEGER REQUEST, IERROR

void MPI::Request::Cancel () const

Обращение к MPI_CANCEL маркирует для отмены ждущие неблокирующие операции обмена (передача или прием). Вызов cancel является локальным. Он заканчивается немедленно, возможно перед действительной отменой обмена. После маркировки необходимо завершить эту операцию обмена, используя вызов MPI_WAIT или MPI_TEST (или любые производные операции). Если обмен отмечен для отмены, то вызов MPI_WAIT для этой операции гарантирует за-

80