Илья Аввакумов, Freepascal.ru
Введение. О чем эта статья.
Статья посвящена вопросу написания распределенных (параллельных) вычислений с использованием компилятора FreePascal (использовалась версия 2.0.1)
Проблема параллельных вычислений заинтересовала меня совсем не потому что это сейчас модно. Столкнулся с задачей, когда надо было сформировать (для дальнейнего анализа) большой массив данных. Хотелось уменьшить время вычислений имеющимися средствами. Оказывается, организовать параллельные вычисления с использованием моего любимого компилятора — вполне решаемая задача.
Стандартом для параллельных приложений для многопроцессорных вычислительных систем де-факто является MPI.
Идея MPI-программы такова: параллельная программа представляется в виде множества взаимодействующих (посредством коммуникационных процедур MPI) процессов.
Параллельные вычисления требуют
1. Разделения процессов
2. Взаимодействия между ними
MPI (Message Passing Interface) — стандарт на программный инструментарий для обеспечения связи между ветвями параллельного приложения.
В этой статье рассматривается MPICH (MPI CHameleon), свободно распространяемая реализация MPI. Использовалась версия MPICH 1.2.5 для Windows.
Установка и настройка MPICH.
MPICH для Windows требует
1. Windows NT4/2000/XP ( Professional или Server). Под Win9x/ME работать не станет!
2. Сетевое соединение по протоколу TCP/IP между машинами.
Сразу обговорю, что все примеры тестировались на двух машинах, объединенных в локальную сеть. Один компьютер (сетевое имя ILYA) — мой, а второй (сетевое имя EKATERINA) — жены.
Установка.
Компьютеры, участвующие в вычислениях, назовем кластером. MPICH должен быть установлен на каждом компьютере в кластере.
Для установки нужно
1. Скачать mpich.nt.1.2.5.src.exe (5278 Кб) или mpich.nt.1.2.5.src.zip (5248 Кб)
Либо с официальной страницы MPICH
http://www.mcs.anl.gov/mpi/mpich/download.html
Либо с ftp сервера ftp.mcs.anl.gov/pub/mpi/nt.
2. Если запустить exe файл, то после распаковки запустится интерактивная программа установки MPICH. Чтобы не утомлять себя выбором устанавливаемых компонент, удобнее установить MPICH в неинтерактивном режиме.
Для этого
а. Разархивируйте содержимое в общую папку (например, ILYAcommon)
b. Отредактируйте файл setup.iss
c. Строка
szDir=C:Program FilesMPICH
определяет каталог, куда установится MPICH. Это расположение можно изменить.
d. Строки
Component-count=7
Component-0=runtime dlls
Component-1=mpd
Component-2=SDK
Component-3=Help
Component-4=SDK.gcc
Component-5=RemoteShell
Component-6=Jumpshot
определяют число устанавливаемых компонент. Для главного компьютера (откуда запускается главный процесс) подходящие опции таковы
Component-count=4
Component-0=runtime dlls
Component-1=mpd
Component-2=SDK
Component-3=Help
Для простого компьютера (которому отводится только роль вычислителя) число компонент может быть сокращено до двух.
Component-count=2
Component-0=runtime dlls
Component-1=mpd
На каждом компьютере кластера выполнить команду установки в неинтерактивном режиме. В моем случае запуск программы установки таков:
>ILYAcommonsetup -s -f1ILYAcommonsetup.iss
После установки на каждом компьютере должна запуститься служба mpich_mpd (MPICH Daemon (C) 2001 Argonne National Lab). (смотрите рисунок)
Если был установлен компонент SDK (что необходимо сделать на том компьютере, откуда будет производиться запуск программ), то в каталоге MPICH (прописанном в пункте szDir) присутствуют подкаталоги SDK и SDK.gcc. Содержимое этих каталогов — библиотечные и заголовочные файлы для языков C, С++ и Fortran.
Каталог SDK предназначен для компиляторов MS VC++ 6.x и Compaq Visual Fortran 6.x, а каталог SDK.gcc — для компиляторов gcc и g77.
Настройка
Настройку можно осуществить с помощью простых утилит, имеющихся в дистрибутиве.
Остановимся подробнее на каталоге mpdbin в директории MPICH. Содержимое каталога:
mpd.exe | исполняемый файл службы mpich_mpd | нужна |
MPIRun.exe | файл, осуществляющий запуск каждой MPI-программы. | нужна |
MPIRegister.exe | программа для шифрования паролей при обмене данными по LAN. | иногда полезна |
MPDUpdate.exe | программа для обновления библиотек MPI | не нужна |
MPIConfig.exe | программа настройки хостов в кластере | не нужна |
guiMPIRun.exe | GUI версия mpirun. | не нужна |
MPIJob.exe | программа для управления MPI-процессами | не нужна |
guiMPIJob.exe | GUI версия mpijob.exe | не нужна |
Использование команд mpirun и mpiregister ждет нас впереди. Чтобы удостовериться, что службы MPICH, работающие на разных компьютерах, взаимодействуют должным образом, можно воспользоваться утилитой MPIconfig. Для этого следует
1. Запустить MPIConfig.exe (можно воспользоваться ссылкой в главном меню, она там должна быть)
2. Нажать на кнопку "Select"
3. В появившемся окне выбрать пункт меню "Action"—"Scan hosts"
4. Напротив имени каждой машины должна загореться пиктограмма "MPI" ( примерно вот так)
Модуль mpi на FreePascal.
Все вышеописанное относилось к установке собственно MPICH. Для того, чтобы прикрутить библиотеки MPICH к FreePascal, следует еще немножко поработать.
Cледует воспользоваться динамической библиотекой mpich.dll, которая располагается в системном каталоге (копируется туда при установке MPICH).
0 комментариев