3. Разработка программного обеспечения для лабораторного комплекса

Как было заключено на этапе предпроектного анализа, комплект MPICH2 включает пользовательский интерфейс для запуска параллельных программ wmpiexec.exe. Программа, на основании данных, введённых пользователем, генерирует команду запуска и выполняет её. Данный интерфейс имеет следующий недостаток: команды, генерируемые им, распределяют нагрузку между узлами равномерно, без балансировки.

Разработанная программа – Интерфейс для MPICH – устраняет недостаток, описанный выше, т.е. позволяет на основании данных, описанных в требованиях к исходным данным (п.1.4.5) , сгенерировать команду для запуска параллельной программы, распределяющую нагрузку по желанию пользователя или сбалансировав нагрузку в автоматическом режиме с учётом производительности узлов, которые должны быть задействованы для решения конкретной задачи. Кроме того для удобства пользователя предусмотрены возможности сохранения и загрузки настроек. Внешний вид интерфейса представлен на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1. Внешний вид программы Интерфейс для MPICH

UML-диаграмма вариантов использования разработанного обеспечения представлена на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2. UML-Диаграмма вариантов использования Интерфейса для MPICH

Запуск балансировки и запуск MPI-программ рассмотрен подробнее с помощью диаграмм активности(Рис. 2.3 и 2.4).

Для балансировки пользователь вводит необходимые исходные данные: сетевые имена узлов, сетевое имя тестирующей программы и сетевое имя файла для выходного файла. Далее Интерфейс для MPICH генерирует и выполняет команду, запускающую тестирующую MPI-программу. Принципы работы MPICH2 описаны подробно в п. 1.2.4. Тестирующей MPI-программой может стать любая программа, которая равномерно распределяет нагрузку между вычислительными узлами кластера, после чего помещает в выходной файл целые величины, которые пропорциональны скорости вычислений каждого узла. В данной работе для тестирования используется программа вычисления числа Пи. Интерфейс считывает выходные данные тестирующей MPI-программы и помещает в столбец таблицы «Число процессов» напротив каждого вычислительного узла.

Запуск балансировки главным образом это запуск тестирующей специфической MPI-программы, который по сути мало чем отличается от Запуска MPI-программы(Рис. 2.4).

­Рисунок 2.3. UML-диаграмма деятельности запуска балансировки.

­­­­Рисунок 2.4. UML-диаграмма деятельности запуска MPI-программы.

Листинг программы Интерфейс для MPICH и используемой ей тестирующей программы представлен в приложении 1.

4. Подготовка рабочих мест и описание хода выполнения лабораторных работ

   1. Лабораторная работа №1

      1. Подготовка рабочего места для выполнения лабораторной работы №1

Установка ПО

Перед тем как приступить к выполнению лабораторной работы №1 необходимо загрузить по­след­нюю вер­сию MPICH2 с официального сайта разработчика: http://​www.​mcs.​anl.​gov/​research/​projects/​mpich2/​downloads/​index.php?​s=downloads [6], и Microsoft Visual C++ 2008 c официального сайта Microsoft: http://www.microsoft.com/en-us/download/default.aspx [7]. Далее следует установить ПО на все рабочие станции, которые планируется использовать в качестве вычислительных или управляющих узлов.

Во вре­мя уста­нов­ки MPICH вам нуж­но бу­дет вве­сти па­роль для доступа к мене­дже­ру про­цес­сов SMPD. Вы долж­ны вве­сти оди­на­ко­вый па­роль на всех ком­пью­те­рах:

Ри­су­нок 2.5. Ука­за­ние па­ро­ля для до­сту­па к ме­не­дже­ру про­цес­сов

В ок­не ука­за­ния пу­ти уста­нов­ки ре­ко­мен­дуется оста­вить ка­та­лог по умол­ча­нию. Кро­ме то­го, по­ставить точ­ку в пунк­те «Everyone»(Рис. 2.6):

Ри­су­нок 2.6. Ука­за­ние пу­ти уста­нов­ки

Ес­ли Windows спро­сит, раз­ре­шить ли до­ступ в сеть программе smpd.exe, то на­жми­те «Раз­ре­шить».

Пре­жде чем пе­ре­хо­дить к на­строй­ке, обя­за­тель­но сле­ду­ет про­ве­рить:

• за­пу­ще­на ли служ­ба «MPICH2 Process Manager»,

• раз­ре­шён ли этой служ­бе до­ступ в сеть.

Необходимо зайти в службы: Пуск → На­строй­ка → Па­нель управления → Ад­ми­ни­стри­ро­ва­ние → Служ­бы. Служба «MPICH2 Process Manager» должна быть в спис­ке служб (Ри­с. 2.7) и долж­на ра­бо­тать.

Ри­су­нок 2.7. Служ­ба «MPICH2 Process Manager» в спис­ке служб.

Далее следует зайти в настройки брэндмауэра Windows: Пуск → На­строй­ка → Па­нель управ­ле­ния → Бранд­мау­эр Windows и добавить программы «Pro­cess laun­cher for MPICH2 ap­pli­ca­tions» и «Pro­cess ma­nager ser­vice for MPICH2 ap­pli­ca­tions» в список исключений.