2.2 Запуск mpi-2 на кластере

В отличии от MPICH1, который использовал только rsh, в случае MPICH2 процессы на узлах управляются специальным демоном mpd. Перед началом работы надо запустить его с головной машины на всех узлах при помощи mpdboot.

mpdboot --totalnum=2 --file=hosts.mpd --user=mechanoid --verbose

где hosts.mpd - текстовый файл со списком используемых узлов кластера.

Проверка состояния mpd выполняется при помощи mpdtrace:

$ mpdtrace -l

node2.home.net_51160 (192.168.0.2)

node1.home.net_53057 (192.168.0.1)

Завершение работы mpd выполняется при помощи mpdexit

$ mpdexit node2.home.net_51160

При выключении одного узла выключаются все остальные.

10. Запуск MPI-программы производится командой :

11. mpiexec -n N myprog

где N - начальное количество параллельных процессов.

После этого происходит запуск N копий MPI-программы myprog.

mpiexec сам распределяет процессы по узлам, ''общаясь'' с mpd, в данном случае нет надобности указывать список узлов как в mpirun для MPICH1.

2.3 Статическая параллельная программа с использованием mpi

Параллельная программа описывает некоторое количество процессов (веток параллельной программы) и порядок их взаимодействия. В статической модели стандарта MPI-1 количество таких веток фиксировано и задается при запуске программы.

MPI-программа начинается с вызова функции MPI_INIT(), которая включает процесс в среду MPI, и завершается вызовом функции MPI_FINALIZE(). При запуске каждая ветка параллельной программы получает MPI-идентификатор - ранг, который можно узнать при помощи функции MPI_COMM_RANK(). Для обмена данными между процессами в рамках MPI существует много разных функций: MPI_SEND() - обмен точка-точка, посылка сообщения для одного процесса, MPI_RECV() - обмен точка-точка, прием сообщения, MPI_BCAST() - широковещательная посылка один-всем, MPI_REDUCE() - сбор и обработка данных, посылка все-одному и еще много других.

Приведем пример статической MPI-программы вычисления числа как суммы ряда на языке FORTRAN77, текст программы [http://mechanoid.narod.ru/parallel/mpi2/pi.f].

* - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

* $Id: pi.f,v 1.4 2006/03/06 12:31:32 mechanoid Exp mechanoid $

*

* pi parallel calculate with MPI

*

* OS : FreeBSD 5.3

* COMPILER : mpif77 for MPICH2 v.1.0.3

* gcc version 3.4.2 [FreeBSD]

* GNU ld version 2.15 [FreeBSD]

*

* AUTHOR : Evgeny S. Borisov

*

* Glushkov Institute of Cybernetics

* National Academy of Sciences of Ukraine

*

* http://www.mechanoid.kiev.ua

* e-mail : par@mechanoid.kiev.ua

*

* - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

program pi_calculate

implicit none

include 'mpif.h'

* размер интервала, на котором будем считать сумму

integer N

parameter(N=10000000)

* номер процесса

integer iam

* количество ветвей параллельной программы

integer nprocs

* имя узла, на котором выполняется процесс

character*18 pname

integer ierr, i,nlen

real*8 pi, h, x, res

* инициализация MPI

call MPI_INIT(ierr)

* получаем количество ветвей параллельной программы

call MPI_COMM_SIZE(MPI_COMM_WORLD, nprocs, ierr)

* получаем номер процесса

call MPI_COMM_RANK(MPI_COMM_WORLD, iam, ierr)

* получаем имя узла, на котором выполняется процесс

call MPI_GET_PROCESSOR_NAME(pname,nlen,ierr);

* процесс 0 печатает размер интервала, на котором будем считать сумму

if(iam .eq. 0) then

write(*,*) 'N = ', N

endif

write(*,*)'Process ',iam,' of ',nprocs,' started on ',pname

* считаем частичную сумму

pi = 0.0

h = 1.0/N

do i= 1+iam , N, nprocs

x = h*(i-0.5)

pi = pi+(4.0/(1.0+x*x))

enddo

pi = h * pi

* процесс 0 получает результаты от ветвей и суммирует их

call MPI_REDUCE(pi,res,1,MPI_REAL8,MPI_SUM,0,MPI_COMM_WORLD,ierr)

* процесс 0 печатает конечный результат

if(iam .eq. 0) then

write(*,*) 'pi = ', res

endif

* завершение работы

call MPI_FINALIZE(ierr)

stop

end

*

* результаты запуска на кластере из двух Pentium III 700MHz, FAST ETHERNET 100Mbs

*

* два узла

*

* mechanoid@node2 /usr/home/mechanoid/MPI/pi/f

* $ time mpiexec -n 2 ./pi

* N = 1000000000

* Process 0 of 2 started on node2.home.net

* Process 1 of 2 started on node1.home.net

* pi = 3.1415926

*

* real 0m24.265s

* user 0m0.396s

* sys 0m0.045s

*

* один узел

*

* mechanoid@node2 /usr/home/mechanoid/MPI/pi/f

* $ time mpiexec -n 1 ./pi

* N = 1000000000

* Process 0 of 1 started on node2.home.net

* pi = 3.1415926

*

* real 0m46.724s

* user 0m0.355s

* sys 0m0.090s

*

Результаты работы программы, на кластере из двух PC на процессоре Pentium III 700MHz, сеть FAST ETHERNET 100Mbs, размер интервала, на котором считали сумму, равен 10⁸

• один узел, время работы - 47 секунд

• $ mpiexec -n 1 ./pi

• Process 0 of 1 started on node2.home.net

• pi = 3.1415926

• два узла, время работы - 24 секунды

• $ time mpiexec -n 2 ./pi

• Process 0 of 2 started on node2.home.net

• Process 1 of 2 started on node1.home.net

• pi = 3.1415926