Поддержка библиотек в MPI

Для поддержки библиотек MPI обеспечивает:

• Контексты связи (contexts)

• Группы процессов (groups)

• Виртуальные топологии (virtual topologies)

• Кэширование атрибутов (attribute caching)

• Коммуникаторы (communicators)

Коммуникаторы [16,24,27] создают область для всех операций обмена в MPI. Коммуникаторы разделяются на два вида: интра-коммуникаторы (внутригрупповые коммуникаторы), предназначенные для операций в пределах отдельной группы процессов, и интер-коммуникаторы (межгрупповые коммуникаторы), предназначенные для обменов между двумя группами процессов.

Кэширование. Коммуникаторы обеспечивают механизм ``кэширования'', который позволяет связывать с коммуникаторами новые атрибуты на равных правах со встроенными в MPI механизмами. Это может понадобится опытным пользователям, например, чтобы поддерживать функции виртуальной топологии, описанные в главе 6.

Группы. Группы определяют упорядоченную выборку процессов по именам. Таким образом, группы определяют область для парных и коллективных обменов. В MPI группы могут управляться отдельно от коммуникаторов, но в операциях обмена могут использоваться только коммуникаторы.

Интра-коммуникаторы. Обычно наиболее используемые средства для передачи сообщений в MPI - это интра-коммуникаторы. Интра-коммуникаторы содержат образец группы, контексты парных и коллективных обменов, а также допускают включение виртуальной топологии и других атрибутов. Эти свойства означают следующее:

• Контексты обеспечивают возможность иметь обособленные безопасные ``области'' для передачи сообщений в MPI. Контекст похож на дополнительный тэг, который различает сообщения. Использование раздельных коммуникационных контекстов разными библиотеками (или разными библиотечными обращениями) изолирует внутрибиблиотечный обмен от внешнего по отношению к библиотеке обмена. Это позволяет обращаться к библиотеке, даже если имеются ждущие обмены на ``других'' коммуникаторах.

• Группы определяют участников обмена в коммуникаторе.

• Виртуальная топология определяет специальное отображение номеров процессов в группе на определенную топологию и наоборот. Чтобы обеспечить эту возможность, в главе 6 для коммуникаторов определены специальные конструкторы. Интер-коммуникаторы, как описано в этой главе, не имеют топологии.

• Атрибуты определяют местную информацию, которую пользователь или библиотека добавили к коммуникатору для обращения в дальнейшем.

Совет пользователям: Обычно в библиотеках обмена имеется уникальная предопределенная область, включающая все процессы, которые становятся доступными во время инициализации параллельной программы; процессы имеют последовательные номера. Участники парных обменов задаются их номерами; коллективный обмен (такой, как широковещание) всегда вовлекает все процессы. Эта область является коммуникатором с предопределенным в MPI именем MPI_COMM_WORLD. Пользователи, которым достаточно этого коммуникатора, могут использовать его везде, где требуется аргумент коммуникатора.[]

Интер-коммуникаторы. Пока что обсуждение относилось к обмену в пределах группы. MPI также поддерживает обмен между двумя неперекрывающимися группами. Когда приложение состоит из нескольких параллельных модулей, удобно позволить одному модулю связываться с другими, используя локальные номера для адресации в пределах второго модуля. Это особенно удобно в вычислительной системе клиент-сервер, где клиент или сервер имеют параллельную организацию. Поддержка межгрупповых обменов также обеспечивает механизм для расширения MPI до динамической модели, где не все процессы предраспределяются во время инициализации. Межгрупповая связь поддерживается объектами, называемыми интер-коммуникаторами. Эти объекты связывают две группы вместе с коммуникационными контекстами, которые разделяются обеими группами.

Свойства интер-коммуникаторов таковы:

• Контексты обеспечивают возможность иметь обособленные ``области'' передачи сообщений между двумя группами. Посылка в локальной группе всегда является получением в удаленной группе, и наоборот. Использование отдельных контекстов связи для различных библиотек (или различных библиотечных обращений) изолирует обмен внутри библиотеки от внешних по отношению к ней обменов. Это позволяет обращаться к библиотеке, даже если имеется ждущий обмен с ``другими'' коммуникаторами, и избавляет от потребности синхронизировать вход или выход из библиотечного кода. На межгрупповых коммуникаторах нет никаких коллективных обменов общего назначения, поэтому контексты используются только для изоляции парных обменов.

• Локальная и удаленная группы определяют отправителей и получателей для интер-коммуни-катора.

• Виртуальная топология не определена для межгруппового коммуникатора.

• Как и прежде, кэш атрибутов определяет локальную информацию, которую пользователь или библиотека добавили к коммуникатору для дальнейшего обращения

MPI обеспечивает механизмы для создания и управления интер-коммуникаторами. Пользователи, которые в своих приложениях не нуждаются в межгрупповой связи, могут игнорировать это расширение.