Przetwarzanie współbieżne
Wojciech Kupczyk 94415

Cel:

Celem laboratorium jest zaimplementowanie programu przesyłającego złożoną strukturę danych w środowisku MPI oraz sprawdzenie wydajności poszczególnych rozwiązań w zależności od zastosowanej metody przesyłania danych. Ze względu na problem z uruchomieniem programu na innych maszynach, pomiary zostaną wykonane lokalnie na jednej maszynie.

Ad. 1. W celu przetestowania wydajności przesyłania struktur posłużyłem się programem typy.c w którym zaimplementowano poniższą strukturę:

struct rekord{ double skalar; char znak; float wektor[3]; char napis[2]; };

Ad. 2. Aby przetestować wydajność metod przesyłania struktur w MPI, zmodyfikowałem wspomniany program typy.c usuwając instrukcje wejścia/wyjścia oraz dodając specjalne funkcje pomiaru czasu dla poszczególnych rozwiązań.

int main( int argc, char** argv ){ int rank, ranksent, size, source, dest, tag, i, j; MPI_Status status; double start,end; struct rekord{ double skalar; char znak; float wektor[3]; char napis[2]; }; struct rekord baza[20], baza1[20]; MPI_Datatype rekord1_typ, rekord2_typ; int tab_dlug_blokow[4] = {1, 1, 3, 2 }; MPI_Datatype tab_typow[4] = { MPI_DOUBLE, MPI_CHAR, MPI_FLOAT, MPI_CHAR }; MPI_Aint lb, zasieg, podstawa, tab_odstepow[4], temp; MPI_Init( &argc, &argv ); MPI_Comm_rank( MPI_COMM_WORLD, &rank ); MPI_Comm_size( MPI_COMM_WORLD, &size ); MPI_Get_address( &baza[0].skalar, &tab_odstepow[0] ); MPI_Get_address( &baza[0].znak, &tab_odstepow[1] ); MPI_Get_address( &baza[0].wektor[0], &tab_odstepow[2] ); MPI_Get_address( &baza[0].napis[0], &tab_odstepow[3] ); podstawa = tab_odstepow[0]; for( i=0; i<4; i++ ) tab_odstepow[i] -= podstawa; MPI_Type_struct( 4, tab_dlug_blokow, tab_odstepow, tab_typow, &rekord1_typ ); MPI_Type_get_extent( rekord1_typ, &lb, &zasieg ); MPI_Type_create_resized( rekord1_typ, lb, zasieg, &rekord2_typ); MPI_Type_commit(&rekord2_typ); if( rank != 0 ) { dest=0; tag=0; baza[2*rank].skalar = rank; baza[2*rank].znak = 'a'; baza[2*rank].wektor[0] = 1; baza[2*rank].wektor[1] = 2; baza[2*rank].wektor[2] = 3; baza[2*rank].napis[0] = 'x'; baza[2*rank].napis[1] = 'y'; baza[2*rank+1].skalar = rank; baza[2*rank+1].znak = 'b'; baza[2*rank+1].wektor[0] = 3; baza[2*rank+1].wektor[1] = 2; baza[2*rank+1].wektor[2] = 1; baza[2*rank+1].napis[0] = 'y'; baza[2*rank+1].napis[1] = 'x'; inicjuj_czas(); start = czas_zegara(); MPI_Send( &baza[2*rank], 2, rekord2_typ, dest, tag, MPI_COMM_WORLD ); } else { for( i=1; i<size; i++ ) MPI_Recv( &baza[2*i], 2, rekord2_typ, i, MPI_ANY_TAG, MPI_COMM_WORLD, &status ); } MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD); if( rank == 0 ){ end = czas_zegara(); printf("Czas przesylania dla typu zwyklego= %lf \n",end-start); printf("Przeslanie typu spakowanego\n"); } MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD); { int rozm, rozm_pakietu, rozmiar_komunikatu, pozycja; void* bufor; MPI_Pack_size(1, MPI_DOUBLE, MPI_COMM_WORLD, &rozm); rozm_pakietu = rozm; MPI_Pack_size(1, MPI_CHAR, MPI_COMM_WORLD, &rozm); rozm_pakietu += rozm; MPI_Pack_size(3, MPI_FLOAT, MPI_COMM_WORLD, &rozm); rozm_pakietu += rozm; MPI_Pack_size(2, MPI_CHAR, MPI_COMM_WORLD, &rozm); rozm_pakietu += rozm; rozmiar_komunikatu = 2*rozm_pakietu; bufor = (void *)malloc(rozmiar_komunikatu); if( rank != 0 ) { dest=0; tag=0; pozycja = 0; for( i=2*rank; i<=2*rank+1; i++ ) { MPI_Pack(&baza[i].skalar, 1, MPI_DOUBLE, bufor, rozmiar_komunikatu, &pozycja, MPI_COMM_WORLD ); MPI_Pack(&baza[i].znak, 1, MPI_CHAR, bufor, rozmiar_komunikatu, &pozycja, MPI_COMM_WORLD ); MPI_Pack(&baza[i].wektor[0], 3, MPI_FLOAT, bufor, rozmiar_komunikatu, &pozycja, MPI_COMM_WORLD ); MPI_Pack(&baza[i].napis[0], 2, MPI_CHAR, bufor, rozmiar_komunikatu, &pozycja, MPI_COMM_WORLD ); } inicjuj_czas(); start = czas_zegara(); MPI_Send( bufor, pozycja, MPI_PACKED, dest, tag, MPI_COMM_WORLD ); } else { for( j=1; j<size; j++ ) { MPI_Recv( bufor, rozmiar_komunikatu, MPI_PACKED, j, MPI_ANY_TAG, MPI_COMM_WORLD, &status ); pozycja = 0; for( i=2*j; i<=2*j+1; i++ ) { MPI_Unpack(bufor, rozmiar_komunikatu, &pozycja, &baza1[i].skalar, 1, MPI_DOUBLE, MPI_COMM_WORLD ); MPI_Unpack(bufor, rozmiar_komunikatu, &pozycja, &baza1[i].znak, 1, MPI_CHAR, MPI_COMM_WORLD ); MPI_Unpack(bufor, rozmiar_komunikatu, &pozycja, &baza1[i].wektor[0], 3, MPI_FLOAT, MPI_COMM_WORLD ); MPI_Unpack(bufor, rozmiar_komunikatu, &pozycja, &baza1[i].napis[0], 2, MPI_CHAR, MPI_COMM_WORLD ); } } } } MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD); if(rank == 0) { end = czas_zegara(); printf("Czas przesylania dla typu spakowane MPI = %lf \n",end-start); } MPI_Finalize(); return(0); }

Ad. 3. Do pomiaru czasu przesłania struktury użyto funkcji czas_zegara() która wchodzi w skład modułu pomiar_czasu.h, wyniki pomiarów dla 10 wykonań przy wyłączonych funkcjach wejścia/wyjścia:

typ zwykły [s]	typ spakowany MPI [s]
0,000146	0,000094
0,000144	0,000111
0,000169	0,000072
0,000162	0,00009
0,000127	0,000075
0,000214	0,00009
0,000224	0,000108
0,000112	0,000082
0,000089	0,000068
0,000087	0,000047

Wnioski

MPI pozwala przesyłać złożone struktury na dwa sposoby, pierwszy jako normalną strukturę, drugi jako specjalny typ spakowany, pomimo iż w przypadku typu spakowanego musimy dodatkowo wywoływać funkcje MPI_Pack przed wysłaniem pakietu, oraz MPI_Unpack po jego odebraniu, to w stosunku do normalnego przesłania struktury zapewnia on lepszą wydajność.