Κατανεμημένος και Παράλληλος Προγραμματισμός. Εισαγωγή στο MPI. Εγκατάσταση MPICH σε ένα ΗΥ 10/3/2017

Transcript

1 Κατανεμημένος και Παράλληλος Προγραμματισμός Ηλίας Κ. Σάββας Καθηγητής Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ, ΤΕΙ Θεσσαλίας Εισαγωγή στο MPI Εγκατάσταση του Message Passing Interface, To πρώτο πρόγραμμα με MPI Αναζήτηση στοιχείου σε πίνακα: Σειριακό πρόγραμμα, Παράλληλο πρόγραμμα, Συγκρίσεις (απόδοση παράλληλου προγράμματος) Εισαγωγή στο MPI, #1 2 Εγκατάσταση MPICH σε ένα ΗΥ Ψευδοπαράλληλο σύστημα Όλες οι λειτουργίες ενός παράλληλου υπολογιστικού συστήματος (cluster) σε ένα υπολογιστή Εισαγωγή στο MPI, #1 3 1

2 Βήμα 1: download Κατέβασμα του συμπιεσμένου αρχείου απο Αποσυμπίεση του αρχείου: Αποσυμπίεση: tar -xzf mpich2_version.tar.gz H αποσυμίεση θα γίνει σε ένα νέο φάκελο με όνομα ίδιο με το όνομα του αρχείου, πχ: mpich2_version tar = αποσυμπίεση x = αποσυμπίεση αρχείων εάν προέρχοναται απο gzip ή bzip2 συμπίεση z = φιλτράρισμα των αρχείων απο το gzip για αποσυμπίεση f = αποσυμπίεση αρχείων που ακολουθούν ονομαστικά Εισαγωγή στο MPI, #1 4 Βήμα 2: configure (1)./configure: H διαταγή εκτελεί ένα πρόγραμμα (script) το οποίο ελέγχει εάν το σύστημά μας περιέχει όλο τα απαραίτητο λογισμικό για να μεταγλωττίσει κάποιο πρόγραμμα/πακέτο προγραμμάτων, καθώς επίσης και ότι λογισμικό απαιτείται για να εκτελέσει το πρόγραμμα (μετά την μεταγλώττιση)./: τρέχων κατάλογος Εισαγωγή στο MPI, #1 5 Βήμα 2: configure (2) Μετακίνηση στο κατάλογο που αποσυμπιέστηκε το mpich-3.2: cd mpich-3.2 pwd και ls για επιβεβαίωση Configure./configure ή./configure disable -fortran (για να μην εγκαταστήσει βιβλιοθήκες για Fortran) CONFIGURATION COMPLETED Εισαγωγή στο MPI, #1 6 2

3 Βήμα 3: make / install make: μεταγλώττιση προγράμματος/πακέτων (θα χρειαστεί χρόνο...) make sudo = εκτέλεση κάποιας διαταγής που απαιτεί δικαιώματα super user (θα ζητηθεί το αντίστοιχο password) sudo make install: εγκατάσταση το προγράμματος mpiexec --version: επιβεβαίωση και έκδοση mpi Version 3.2 κλπ Εισαγωγή στο MPI, #1 7 To πρώτο πρόγραμμα: hello1.c #include "mpi.h" #include <stdio.h> int main( int argc, char *argv[] ) { MPI_Init( &argc, &argv ); printf( "Hello, world!\n" ); MPI_Finalize(); return 0; Εισαγωγή στο MPI, #1 8 Μεταγλώττιση και εκτέλεση (1) mpicc hello1.c -o hello1.out mpiexec./hello1.out Hello, world! mpicc = o μεταγλωττιστής της C mpic++ = o μεταγλωττιστής της C++ mpiexec (mpirun) = εκτέλεση προγράμματος Εισαγωγή στο MPI, #1 9 3

4 Καλύτερο πρόγραμμα (με χρήση της mpi): hello2.c #include "mpi.h" #include <stdio.h> int main( int argc, char *argv[] ) { int rank, size; MPI_Init( &argc, &argv ); MPI_Comm_rank( MPI_COMM_WORLD, &rank ); MPI_Comm_size( MPI_COMM_WORLD, &size ); printf( "I am %d of %d\n", rank, size ); MPI_Finalize(); return 0; Εισαγωγή στο MPI, #1 10 Μεταγλώττιση και εκτέλεση (2) mpicc hello2.c -o hello2 mpiexec -np 5./hello2 Hello from 0 process of 5 Hello from 3 process of 5 Hello from 2 process of 5 Hello from 1 process of 5 Hello from 4 process of 5 Εισαγωγή στο MPI, #1 11 MPI Απλές εντολές (1) #include mpi.h : ενσωμάτωση στο πρόγραμμα του header file της MPI. Περιέχει όλες τις συναρτήσεις οι οποίες μας επιτρέπουν να χρησιμοποιήσουμε παραλληλία στο πρόγραμμα MPI_Init( &argc, &argv ): αρχικοποίηση της MPI MPI_Finalize(): τερματισμός της MPI Εισαγωγή στο MPI, #1 12 4

5 MPI Απλές εντολές (2) MPI_Comm_rank( MPI_COMM_WORLD, &rank ): αποδίδει στην ακέραια μεταβλητή rank τον αριθμό της τρέχουσας διεργασίας ή υπολογιστικού κόμβου (node) της υπολογιστικής συστοιχίες (computational clusters) MPI_Comm_size( MPI_COMM_WORLD, &size ): αποδίδει στην ακέραια μεταβλητή size το συνολικό πλήθος των ενεργών διεργασιών ή υπολογιστικών κόμβων (nodes) της υπολογιστικής συστοιχίες (computational clusters) Εισαγωγή στο MPI, #1 13 Ασκήσεις Πράξης # 01 Έστω ότι έχουμε ένα σύνολο S αποτελούμενο από Ν ακέραιους αριθμούς (αποθηκευμένοι σε ένα αρχείο κειμένου) και P διαθέσιμους υπολογιστικούς πόρους. Επίσης, έστω ακέραιος αριθμός X. Το ζητούμενο είναι εάν ο X υπάρχει στο S και εάν ναι πόσες φορές υπάρχει. Εισαγωγή στο MPI, #1 14 Σειριακός αλγόριθμος Counter 0 Για i 1 μέχρι Ν Εάν S[i] = X τότε Counter Counter + 1 Πολυπλοκότητα = O(N) Τέλος (εάν) Τέλος (Για) Εάν Counter = 0 τότε Ο Χ δεν υπάρχει στο S Αλλιώς Ο Χ εμφανίζεται Counter φορές στο S Τέλος (εάν) Εισαγωγή στο MPI, #1 15 5

6 Πρόγραμμα (1 από 3) #include "mpi.h" #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> int main( int argc, char *argv[] ) { int *P, N, i; /* Pinakαs - megethos - deiktis */ int x, f=0; /* stoixeio poy anazitoyme, poses fores vrethike */ double ta, tt; /* gia metrisi xronou */ MPI_Init( &argc, &argv ); printf("\nmegethos pinaka:"); scanf("%d", &N); Εισαγωγή στο MPI, #1 16 Πρόγραμμα (2 από 3) /* Dimioyrgia pinaka */ P = malloc( N * sizeof( int ) ); if ( P == NULL ) { printf("\n\npoly megalos pinakas..."); printf("\n\nto programma termatizei...\n\n"); return -1; //srand(time(null)); for (i=0; i<n; i++) P[i] = rand() % 10000; printf("\neisagofi stoixiou pros anazitisi (0-->9999):"); scanf("%d", &x); Εισαγωγή στο MPI, #1 17 Πρόγραμμα (3 από 3) ta = MPI_Wtime(); /* arxi metrisis xronou */ /* anazitisi */ for (i=0; i<n; i++) if (P[i] == x ) f++; tt = MPI_Wtime(); /* telos metrisis xronou */ printf("\n\nto %d yparxei ston pinaka %d fores", x, f); printf("\n\nxronos ektelesis: %.16f\n\n", tt-ta); MPI_Finalize(); return 0; Εισαγωγή στο MPI, #1 18 6

7 Ερωτήσεις; Τέλος της # 02 διάλεξης Χρησιμοποιείστε το για όποιες επιπλέον απορίες / ερωτήσεις: savvas@teilar.gr Σημειώσεις μαθήματος (και όχι μόνο): Εισαγωγή στον παράλληλο προγραμματισμό 19 7