root - ранг передавального процесу;

comm - комунікатор.

Вихідний параметр rcvbuf - адреса буфера прийому. Працює ця підпрограма в такий спосіб. Процес з рангом root ("головний процес") розподіляє вміст буфера передачі sendbuf серед усіх процесів. Уміст буфера передачі розбивається на кілька фрагментів, кожний з який містить sendcount елементів. Перший фрагмент передається процесу 0, другий процесу 1 і т.д. Аргументи send мають значення тільки на стороні процесу root.

При зборці (MPI_Gather) кожен процес у комунікаторі comm пересилає вміст буфера передачі sendbuf процесу з рангом root. Процес root "склеює" отримані дані в буфері прийому. Порядок склейки визначається рангами процесів, тобто в результуючому наборі після даних від процесу 0 випливають дані від процесу 1, потім дані від процесу 2 і т.д. Аргументи rcvbuf, rcvcount і rcvtype відіграють роль тільки на стороні головного процесу. Аргумент rcvcount указує кількість елементів даних, отриманих від кожного процесу (але не їхня сумарна кількість). При виклику підпрограм MPI_scatter і MPI_Gather з різних процесів варто використовувати загальний головний процес.

Операції приведення і сканування

Операції приведення і сканування відносяться до категорії глобальних обчислень. У глобальній операції приведення до даних від усіх процесів із заданого комунікатора застосовується операція MPI_Reduce (див рис).

Аргументом операції приведення є масив даних -- по одному елементі від кожного процесу. Результат такої операції -- єдине значення (тому вона і називається операцією приведення).

У підпрограмах глобальних обчислень функція, передана в підпрограму, може бути: визначеною функцією MPI, наприклад MPI_SUM, користувальницькою функцією, а також оброблювачем для користувальницької функції, що створюється підпрограмою MPI_Op_create.

Три версії операції приведення повертають результат:

одному процесу;

усім процесам;

розподіляють вектор результатів між усіма процесами.

Операція приведення, результат якої передається одному процесу, виконується при виклику підпрограми MPI_Reduce:

int MPI_Reduce(void *buf, void *result, int count, MPI_Datatype datatype, MPI_Op op, int root, MPI_Comm comm)

Вхідні параметри підпрограми MPI_Reduce:

buf -- адреса буфера передачі;

count -- кількість елементів у буфері передачі;

datatype -- тип даних у буфері передачі;

ор -- операція приведення;

root -- ранг головного процесу;

comm -- комунікатор.

Підпрограма MPI_Reduce застосовує операцію приведення до операндам з buf, а результат кожної операції міститься в буфер результату result. MPI_Reduce повинна викликатися всіма процесами в комунікаторі comm, a аргументи count, datatype і op у цих викликах повинні збігатися. Функція приведення (ор) не повертає код помилки, тому при виникненні аварійної ситуації або завершується робота всієї програми, або помилка мовчазно ігнорується. І те й інше в однаковій мірі небажано.

У MPI мається 12 визначених операцій приведення (див. табл.).

Розглянемо приклад 3:

===== Example2.cpp =====

#include <mpi.h>

#include <stdio.h>

#include <math.h>

int main(int argc, char *argv[])

{

int n, myid, numprocs, i;

double PI25DT = 3.141592653589793238462643;

double mypi, pi, h, sum, x;

MPI_Init(&argc,&argv);

MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&numprocs);

MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&myid);

while (1) {

if (myid == 0) {

printf("Enter the number of intervals: (0 quits) ");

scanf("%d",&n);

}

MPI_Bcast(&n, 1, MPI_INT, 0, MPI_COMM_WORLD);

if (n == 0)

break;

else {

h = 1.0 / (double) n;

sum = 0.0;

for (i = myid + 1; i <= n; i += numprocs) { //розподіл навантаження

x = h * ((double)i - 0.5);

sum += (4.0 / (1.0 + x*x));

}

mypi = h * sum;

MPI_Reduce(&mypi, &pi, 1, MPI_DOUBLE, MPI_SUM, 0, MPI_COMM_WORLD);

//зборка результату

if (myid == 0)

printf("pi is approximately %.16f, Error is %.16f\n",

pi, fabs(pi - PI25DT));

}

MPI_Finalize();

return 0;

}

===== Example2.cpp =====

Ця програма обчислює число р методом підсумовування ряду. Спочатку один із процесів (0) запитує число інтервалів, що потім поширює іншим процедурою MPI_Bcast. Помітьте, що процедура MPI_Bcast для процесу 0 є передавальної, а для всіх інших - приймаючої. Кінцеві результати обчислень здаються процесу 0 для підсумовування: процедура

MPI_Reduce(&mypi,&pi,1,MPI_DOUBLE,MPI_SUM,0,MPI_COMM_WORLD)

збирає з усіх процесів перемінну mypi, підсумовує (MPI_SUM), і зберігає результат у змінної pi процесу 0.

Вивід приклада: Example3 output (np = 6)

Process 5 on apc-pc.

Process 3 on apc-pc.

Process 0 on apc-pc.

Enter the number of intervals: (0 quits) Process 1 on apc-pc.

Process 2 on apc-pc.

Process 4 on apc-pc.

15

pi is approximately 3.1419630237914191, Error is 0.0003703702016260

wall clock time = 0.031237

Enter the number of intervals: (0 quits) 2

pi is approximately 3.1623529411764704, Error is 0.0207602875866773

wall clock time = 0.000943

Enter the number of intervals: (0 quits) 0

Завдання 1: поясніть вивід;)

Приклад 4 показує створення комплексної системи керування процесами на прикладі розподіленого дешифратора паролів. Використовується структура master-slave (головн-підлеглий).

===== Example4.cpp =====

#include <mpi.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

#define TAG_READY 99

#define TAG_RESULT 98

int do_decrypt_pass(char* incoming_pass_str, char * result_pass_str, int length)

{

if (length % 2 == 0) return 1;

else return 0;

}

int main(int argc, char* argv[])

{

int k,x;

char in_line[256],acc_name[256],acc_pass[256];

int myrank, size;

MPI_Status status;

MPI_Init(&argc,&argv);

MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&size);

MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&myrank);

if (myrank == 0) // kind'a Master Process

{

puts("Initializing"); fflush(stdout);

FILE* in_file = fopen("pass.txt","r");

for (x=1;x<size;x++) MPI_Recv (&k, 1, MPI_INT, x, TAG_READY, MPI_COMM_WORLD, &status);

char* p;

puts ("Feeding"); fflush(stdout);

sprintf(in_line,"apc::1234");

if (p = strtok(in_line,"::")) sprintf(acc_name,"%s",p); else return 0;

if (p = strtok(NULL,"::")) sprintf(acc_pass,"%s",p); else return 0;

int acc_name_len = strlen(acc_name)+1, acc_pass_len = strlen(acc_pass)+1;

MPI_Bcast(&acc_name_len, 1, MPI_INT, 0, MPI_COMM_WORLD); MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);

MPI_Bcast(&acc_pass_len, 1, MPI_INT, 0, MPI_COMM_WORLD); MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);

MPI_Bcast(&acc_name, acc_name_len, MPI_CHAR, 0, MPI_COMM_WORLD); MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);

MPI_Bcast(&acc_pass, acc_pass_len, MPI_CHAR, 0, MPI_COMM_WORLD); MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);

for (x=1;x<size;x++)

{

MPI_Probe(MPI_ANY_SOURCE, TAG_RESULT, MPI_COMM_WORLD, &status);

int src = status.MPI_SOURCE; int res;

MPI_Recv(&res, 1, MPI_INT, src, TAG_RESULT, MPI_COMM_WORLD, &status);

printf("Proc %d returned %d\n",src,res);fflush(stdout);

}

}

else

{

MPI_Ssend(&myrank, 1, MPI_INT, 0, TAG_READY, MPI_COMM_WORLD);

int acc_name_len, acc_pass_len;

MPI_Bcast(&acc_name_len, 1, MPI_INT, 0, MPI_COMM_WORLD); MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);

MPI_Bcast(&acc_pass_len, 1, MPI_INT, 0, MPI_COMM_WORLD); MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);

MPI_Bcast(&acc_name, acc_name_len, MPI_CHAR, 0, MPI_COMM_WORLD); MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);

MPI_Bcast(&acc_pass, acc_pass_len, MPI_CHAR, 0, MPI_COMM_WORLD); MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);

printf("Proc %d: recv %s:: %s\n",myrank,acc_name,acc_pass);fflush(stdout);

char[256] ret_pass;

int result = do_decrypt_pass(&acc_pass, &ret_pass, myrank);

MPI_Ssend(&result, 1, MPI_INT, 0, TAG_RESULT, MPI_COMM_WORLD);

}

MPI_Finalize();

return 0;

}

===== Example4.cpp =====

У цьому прикладі головний процес (ранг 0) чекає підключення всіх підлеглих процесів (посилки ними повідомлення з тегом TAG_READY), розсилає рядок in_line усім підлеглим процесам, що намагаються підібрати пароль довжини myrank (тобто власний номер процесу). Власне зломом займається функція int do_decrypt_pass(char* incoming_pass_str, char * result_pass_str, int length)

Процеси повертають результат підбора c повідомленням TAG_RESULT. MPI_Barrier використовується для синхронізації. Висновок приклада:

Example4 output (np = 5)

Initializing

Feeding

Proc 1: recv apc:: 1234

Proc 2: recv apc:: 1234

Proc 3: recv apc:: 1234

Proc 1 returned 0

Proc 4: recv apc:: 1234

Proc 3 returned 0

Proc 2 returned 1

Proc 4 returned 1

У цьому прикладі всі процеси ламають той самий пароль, і новий цикл (не реалізований у прикладі) не почнеться, поки не завершать роботу всі процеси. Отже, час одного циклу визначається часом роботи процесу з максимальним рангом (тобто виконуючого підбор найбільшої довжини => перебір найбільшого числа комбінацій).

Приклад 5 показує більш зроблену систему, що читає з необхідну інформацію з файлу, і роздає кожному процесу по паролі. Процеси працюють в асинхронному режимі, зв'язуючи з головним процесом, що відіграє роль «роздавального-прийомного центра», організовуючи систему дуже схожу на «клієнта-сервер».

Завдання 2: Після вивчення коду поясніть, чому це не є системою клієнт-сервер.

===== Example5.cpp =====

#include <mpi.h>

Страницы: 1, 2, 3, 4