Упаковка и отправка сообщений

Гейст Бигулин (Geist Beguelin) и его колле г и так описывают модель сооб щ ений PVM-среды:

PVM-демоны и задачи могут формировать и отправлять произвольной длины сообщения, содержащие типизированные данные. Если содержащиеся в сообщениях данные имеют несовместимые форматы, то при передаче между компьютерами их можно преобразовать, используя стандарт XDR1. Сообщения помечаются во время отправки с помощью определенного пользователем целочисленного кода и мотуг быть отобраны для приема посредством адреса источника, или тега. Отправитель сообщения не ожидает от получателя подтверждения приема (квитирования), а продолжает работу сразу после отправки сообщения в сеть. Затем буфер сообщений может быть очищен или вновь использован по назначению. Сообщения буфери-зируются до тех пор, пока не будут приняты получателем. PVM-система надежно доставляет сообщения адресатам, если таковые существуют. При оправке сообщений от каждого отправителя каждому получателю их порядок сохраняется. Это означает, что если отправителем было послано несколько сообщений, они будут получены адресатом в том же порядке, в котором были отправлены.

Библиотека PVM содержит семейство функций, используемых для упаковки данных различных типов в буфер оправки. В это семейство входят функции упаковки, предназначе нн ые для символьных массивов, значений типа double, float, int, long, byte и т.д. Список рллт_рк-функций представлен в табл. 6.3.

Таблица 6.3. Фу н кции упаковки

Байты:

int pvm_pkbyte(char *cp, int count, int std) ;

Комплексные числа (комплексные числа типа double):

int pvm_pkcplx(float *xp, int count, int std) ; int pvm_pkdcplx(double *zp, int count, int std) ;

Значения типа double:

int pvm_pkdouble(double *dp, int count, int std) ;

' XDR (eXternal Data Representation) - стандарт для аппаратно-независимых структур данных, pM' работанный фирмой Sun Microsystems.

6.3. Базовые механизмы pvm 237

Окончание табл. 6.3

Значения типа f 1 о а t :

int pvm_pkfloat(float *fp, int count, int std); Значения типа int:

int pvm_pkint(int *np, int count, int std) ; Значения типа long.

int pvm_pklong(long *np, int count, int std) ; Значения типа short:

int pvm_pkshort(short *np, int count, int std) ; Строки:

int pvm_pkstr(char *cp) ;

Все функции упаковки, перечисленные в табл. 6.3, используются для сохранения массиваданных в буфере отправки. Обратите вни м ание на то, что каждая PVM-задача (см. рис.6.6) должна и м еть по крайней м ере один буфер отправки и один буфер приема. Каждал функция упаковки прини м ает указатель на м ассив соответствую щ его типаданных. Все функции упаковки, за исключением функции pvm_pkstr (), принимают общее количество элементов, подлежащих сохранению в массиве (а не количество байтов!). Для функции pvm_pkstr() предполагается, что символьный массив, с которым она работает, завершается значение м NULL. Каждал функция упаковки, за исключением функции pvm_pkstr(), в качестве последнего пара м етра прини м ает значение, которое представляет способ обхода элементов исходного массива при их упаковке в буфер отправки. Этот параметр часто называют шагом по индексу (stride). Например, если этот шаг равен четырем, то в буфер упаковки будет помещен каждый четвертый элемент исходного массива. Важно отметить, что до отправки каждого сообщения необходимо использовать функцию pvm_initsend (), которая очищает буфер и готовит его к пересылке следующего сообщения. Функция pvm_initsend() готовит буфер к пересылке сообщения в одном из трех форматов: XDR, Raw или In Place.

Формат XDR (External Z>ata .Representation) — это стандарт, используемый для описания и шифрования данных. Слелует иметь в виду, что компьютеры, включенные всрелу PVM, могут быть совершенно разными, т.е. среда PVM, например, может состоять из Sun-, Macintosh-, Crays- и AMD-компьютеров. Эти компьютеры могут отличаться размерами машинных слов и по-разному сохранять различные типы данных. В некоторых случалх компьютеры могут различаться и битовой организацией. Стандарт XDR позволяет компьютерам обмениваться данными вне зависимости от типа их архитектуры. Формат Raw используется для отправки данных в собственно м фор м ате компьютера-отправителя. При это м никакое специальное кодирование не при м еняется. Формат In Place в действительности не требует упаковки данных в буфере отправки, и адресату отправляются лишь указатели на данные и раз м ер данных. В это м случае задача-получатель напря м ую копирует данные. В библиотеке PVM эти три типа кодирования данных представляются соответствующи м и тре м я константа м и:

PvmDataDefault XDR

PvmDataRaw  Без специального кодирования

PvmDataInPlace В буфер отправки копируются лишь указатели и раз м ер данных

Вот пример: int BufferId;

BufferId = pvm_initsend(PvmDataRaw); //.. .

Здесь константа PvmDataRaw, переданнал функции pvm_initsend() в качестве параметра, означает, что данные упаковываются в буфер как есть, т.е. без специально г о кодирования. При успешном выполнении функция возвра щ ает номер буфера отправки (в данном случае он будет записан в переменную BufferId). Важно помнить, что хотя в каждый момент времени активным может быть только один буфер отправки, Любая PVM-задача может иметь несколько таких буферов, и с каждым из них связывается некоторый идентификационный номер.

В библиотеке PVM прелусмотрено несколько функций, имею щ их отношение к процелуре отправки.

Синопсис

# include « pvm3 .h»

int pvm_send(int taskid, int messageid); int pvm_psend(int taskid, int messageid,

char *buffer,int len, int datatype); int pvm_mcast(int *taskid,int ntask,int messageid);

В каждой из этих функций параметр taskid представл я ет собой идентификатор PVM-задачи, которая принимает сооб щ ение. При вызове функции pvm_mcast () параметр taskid означает коллекцию задач, представл я емых идентификаторами, которые передаютс я в массиве *taskid. Параметр messageid указывает идентификатор посылаемо г о сооб щ ени я. Идентификаторы сооб щ ений представл я ют собой целочисленные значени я, определенные пользователем. Они используются отправителем и получателем дл я идентификации сооб щ ени я, например:

pvm_bufinfo (N, &NumBytes, &MessageId, &Ptid) ; //. . .

switch(MessageId) {

case 1 : // Некоторые действия, break;

case 2 : // Другие действия, break

//. . .

}

В данном случае функци я pvm_bufinfo() используетс я дл я получени я информации о последнем сооб щ ении, прин я том в буфер приема N. Мы можем получить количество байтов, идентификатор сооб щ ени я (messageid) и узнать, кто его отправил. Знал значение messageid, мы можем выполнить соответствую щ ие логические действи я. Функци я pvm_send () посылает заданной задаче команду псевдоблокировани я, после приема которой задача блокируетс я до тех пор, пока отправитель не убедится в том, что сообщение было послано правиль н о. Задача-отправитель не ожидает реального получени я сооб щ ения. Функция pvm_psend () отправляет сооб щ ение непосредственно указанной задаче. Обратите внимание на то, что функция pvmj?send () имеет параметр buffer, используемый в качестве буфера для хранения посылаемого сообщения. Функция pvm_mcast () используется для отправки сообщения нескольким задачам одновременно. Аргументы, передавае м ые функции pvm _mcast (), включают массив идентификаторов задач-получателей сообщения (taskid), количество задач — участников «широковещания» (ntask) и идентификатор сообщения (messageid) для идентификации отправляемого сооб щ ения. На рис. 6.6 показано, что у каждой PVM-задачи есть собственный буфер отправки, который существует в течение про м ежутка вре м ени, длительности которого было бы достаточно, чтобы сообщение гарантированно дошло до адресата.

За исключение м управляющих сообщений, значение сообщений, которы м и обмениваются любые две PVM-задачи, заранее определено логикой конкретного приложения, т.е. назначение каждого сообщения должно быть заранее известно для задачи-отправителя и задачи-получателя. Эти сообщения передаются асинхронно, могут иметь любой тип данных и произвольную длину. Тем са м ы м д ля приложения обеспечивается максимальнал гибкость. Аналога м и отправляе м ых РУМкюоб щ ений являются принимаемые PVM-сооб щ ения. Так, за прие м сооб щ ений «отвечают» пять основных функций.

Синопсис

# inc lude " pvm3 . h»

int pvm_recv(int taskid, int messageid) ;

int pvm_nrecv(int taskid, int messageid) ;

int pvm_precv(int taskid, int messageid, char *buffer,

int size, int type, int sender,

int messagetag, int messagelength); int pvm_trecv(int taskid,int messageid,

struct timeval *timeout); int pvm_probe(int taskid , int messageid);

Функция pvm_recv () используется о д ни м и PVM-за д ача м и для получения сооб щ ений от других. Эта функция создает новый активный буфер, предназначенный для хранения полученного сооб щ ения. Пара м етр taskid определяет идентификатор задачи-отправителя. Пара м етр messageid идентифицирует сооб щ ение, которое послано отправителе м. Следует и м еть в виду, что задача м ожет отправить несколько сообщений, и м ею щ их различные или одинаковые идентификаторы (messageid). Если taskid = -1, то функция pvm_recv () при м ет сооб щ е н ие от любой задачи. Ec-лиmessageid = -1, то функция при м ет любое сооб щ ение. При успешном выполнении функция pvm_recv () возвра щ ает идентификатор нового активного буфера, в противном случае — отрицательное значение. После вызова функции pvm_recv () задача будет заблокирована и станет ожидать до тех пор, пока сооб щ ение не будет получено. После получения сооб щ ение считывается из активного буфера с помо щ ью одной из функций распаковки, напри м ер:

//...

float Value[10] ; pvm _recv (400002,2) _; pvn_unpkfloat(400002, Value,l) ; cout « Value..

Здесь фу н кция pvm_recv() обеспечивае т ожидание сооб щ ения от задачи, идентификатор которой равен 400002. Идентификатор сооб щ ения (messageid), полученно г о от задачи c номером 400002, должен быть равен значению 2. Затем используется функция распаковки для считывания массива чисел с плаваю щ ей точкой типа float. То г да как функция pvm_recv () вынуждает задачу ожидать до тех пор, пока она не получит сооб щ ение, функция pvm_nrecv () обеспечивает прием сообщений без блокирования. Если соответствующее сообщение не посгупает адресагу, функция pvm_nrecv () немедленно завершается. По прибытии сооб щ ения по месту назначени я функци я pvm_nrecv () сразу же завершаетс я, а активный буфер будет содержать полученное сооб щ ение. Если произойдет сбой, функция pvm_nrecv() возвратит отрицательное значение. Если сооб щ ение не поступит адресату, функция возвратит число 0. Если сооб щ ение бла г ополучно прибудет по месту назначения, функция возвратит номер ново г о активно г о буфера. Параметр taskid содержит идентификатор задачи-отправителя. Параметр messageid содержит идентификатор сооб щ ения, определенный пользователем. Если taskid = -1, функция pvm_nrecv() примет сооб щ ение от любой задачи. Если messageid = -1, эта функция примет любое сооб щ ение. При прие м е сооб щ ений с помощью функций pvm_recv () или pvm_nrecv () создается новый активный буфер, а теку щ ий буфер приема очищается.

Тогда как функции pvm_recv (), pvm_nrecv () и pvm_trecv () принимают сооб щ ения в новый активный буфер, функция pvm_precv () принимает сооб щ ение непосредственно в буфер, определенный пользователем. Параметр taskid содержит идентификатор задачи-отправителя. Параметр messageid идентифицирует получаемые сооб щ ения. Параметр buffer должен содержать реально принятое сооб щ ение. Поэтому вместо получения сооб щ ения из активного буфера с по м о щ ью одной из функций распаковки, сооб щ ение считывается напрямую из пара м етра buffer. Параметр size содержитдлину сооб щ ения в байтах. Параметр type определяет тип данных, содержа щ ихся в сооб щ ении. Параметр type может иметь следую щ ие значения:

PVM_STR   PVM_BYTE

PVM_SHORT   PVM_INT

PVM_FLOAT   PVM_DOUBLE

PVM_LONG   PVM_USHORT

PVM_CPLX   PVM_DCPLX

PVM_UINT   PVM_ULONG

Функция pvm_trecv() позволяет программисту организовать процедуру получения сооб щ ений с ограничением по времени. Эта функция заставляет вызываю щ ую задачу перейти в заблокированное состояние и ожидать прихода сооб щ ения, но лишь в течение промежутка времени, заданного параметром timeout. Этот параметр представляет собой струкгуру типа timeval, определенную в заголовке time.h, например:

#include «pvm3.h» //. . .

struct timeval TimeOut; TimeOut.tv_sec = 1000; int TaskId; int MessageId;

TaskId = pvm_parent(); MessageId = 2;

pvro_trecv(TaskId,MessageId, &TimeOut) ; //...

Здесь переменная TimeOut содержит член tv_sec, установленный равным ЮОО с. Структуру timeval можно использовать для установки временных значений в секундах и микросекундах. Структура timeval имеет следую щ ий вид:

struct timeval{

long tv_sec; // секунды

long tv_usec; // микросекунды

};

Этот пример означает, что функция pvm_trecv () заблокирует вызываю щ ую задачу максимум на 1000c. Если сооб щ ение будет получено до истечения заданных ЮОО с, функция сразу завершится. Функцию pvm_trecv () можно использовать для предотвращения бесконечных задержек и взаимоблокировок. При успешном выполнении функция pvm_trecv( ) возвра щ ает номер нового активного буфера, в противном случае (при возникновении ошибки) — отрицательное значение. Если taskid = -1, функция примет сооб щ ение от любого отправителя. Если messageid = -1, функция примет любое сооб щ ение.

Функция pvm_probe () определяет, поступило ли сооб щ ение, заданное параметром messageid, от отправителя, заданного параметром taskid. Если функция pvm_probe () «видит» указанное сооб щ ение, она возвра щ ает номер нового активного буфера. Если заданное сооб щ ение не прибыло, функция возвра щ ает число О. При возникновении сбоя функция возвра щ ает отрицательное значение.

Синопсис

#include «pvm3 .h»

int pvm_getsbuf (void) ;

int pvm_getrbuf (void) ;

int pvm_setsbuf(int bufferid);

int pvm_setrbuf(int bufferid);

int pvm_mkbuf(int Code);

int pvm_freebuf(int bufferid);

В библиотеке PVM предусмотрено шесть полезных функций управления буферами, которые можно использовать для установки, идентификации и динамического создания буферов отправки и приема. Функция pvm_getsbuf () используется для получения номера активного буфера отправки. Если теку щ его буфера отправки не существует, функция возвра щ ает число 0. Функция pvm_getrbuf () используется для получения идентификационного номера активного буфера приема. Следует иметь в виду, что при каждом получении сооб щ ения создается новый активный буфер, а теку щ ий буфер очи щ ается. Если теку щ его буфера приема не су щ ествует, функция возвра щ ает число 0. Функция pvm_setsbuf () устанавливает параметр bufferid равным номеру активного буфера отправки. Обычно PVM-задача имеет только один буфер отправки. Но иногда возникает необходимость в нескольких таких буферах. Хотя в любой момент времени активным может быть только один буфер отправки, PVM-задача может создавать дополнительные буфера отправки с по м о щ ью функции pvm_mkbuf (). Функцию pvm_setsbuf () можно использовать для установки в качестве активного буфера одного из буферов отправки, которые были созданы во время работы приложения. Эта функция возвра щ ает идентификатор предыду щ его активного буфера отправки. Функция pvm_setrbuf () устанавливает активный буфер прие м а равны м значению bufferid. По м ните, что PVM-функции распаковки работают с активны м буферо м прие м а. Если су щ ествует несколько буферов, функция pvm_setrbuf () позволит при м енить теку щ ий буфер д л я использования функция м и распаковки. При успешно м выполнении функция pvm_setrbuf () возвра щ ает идентификатор предыду щ его активного буфера. Если идентификатора буфера, переданного функции pmv_setrbuf (), не су щ ествует или он оказался недействительны м, функция возвратит одно из следую щ их сооб щ ений об ошибке: PvmBadParam или PvmNoSuchbuf. Функция pvm_mkbuf () используется для создания нового буфера сооб щ ений. Пара м етр Code определяет фор м ат данных, которые будут содержаться в это м буфере: XDR, собственный фор м ат компьютера или формат, использую щ ий указатели и размеры. Поэтому пара м етр Code мо-жет содержать одно из трех значений:

PvmDataDefault  XDR

PvmDataRaw  В зависи м ости от м арки ко м пьютера (без кодирования)

PvmDataInPlace  Используются только указатели на данные и их размер

При успешном выполнении функция pvm_mkbuf () возвра щ ает идентификатор нового активного буфера, в противном случае — отрицательное значение. Для каждого обра щ ения к функции pvm_mkbuf () , если буфер отправки больше не будет нужен, необходи м о вызвать функцию pvm_freebuf () , которая освободит память, выделенную функцией pvm_mkbuf (). Функцию pvm_freebuf () с л едует испо л ьзовать то л ько в случае, когда сооб щ ение уже отправлено и в буфере нет никакой необходимости.