Introduzione a PVM PVM. Salvatore Orlando. Sommario Architettura di PVM Come inviare e ricevere messaggi Introduzione alla programmazione con PVM

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1 Introduzione a PVM Salvatore Orlando 1 PVM Sommario Architettura di PVM Come inviare e ricevere messaggi Introduzione alla programmazione con PVM 2

2 PVM Programming Model Scopo di PVM è permettere che collezioni dinamiche di computer appaiano come una singola (Parallel) Virtual Machine a memoria distribuita I task possono essere dinamicamente spawned e killed da ogni altro task Ogni PVM task può inviare messaggi a tutti gli altri task, una volta noto il tid relativo Non abbiamo limiti al numero e alla dimensione dei messaggi Il modello supporta la tolleranza ai guasti, il controllo delle risorse, il controllo dei processi, reti e nodi eterogenei 3 L architettura di PVM pvmd - one PVM daemon per host libpvm - task linked to PVM library tcp direct connect host (one per IP address) task task task pvmd Unix Domain Sockets inner host messages OS network interface pvmds fully connected using UDP task task task task task task task task task internal interconnect distributed memory MPP pvmd task task task P0 P1 P2 pvmd Shared Memory shared memory multiprocessor La collezione di PVMD comunicanti definisce la Virtual Machine (VM). 4

3 Step 1 Enrolling in PVM I tasks devono esser arruolati (enrolled) nella VM per essere indirizzati myid = pvm_mytid(); printf( -> %x, myid); -> 0x40001 La prima chiamata a ogni funzione PVM arruola il task nella VM La prassi è quella di chiamare pvm_mytid() come prima invocazione di PVM 5 Inviare e ricevere messaggi Inviare un messaggio err = pvm_send( dest, tag); Dest = TID of destination; Tag = user-defined distinguishing integer; Ricevere un messaggio Err = pvm_recv( src, tag); Src = TID of sender Tag = distinguished integer 6

4 Wildcard in ricezione Wildcard sono possibili per il tid del sender task, o per il matching tag. La wildcard è -1 Any sender, specific tag pvm_recv(-1, tag); Specific sender, any message pvm_recv(src, -1); Any sender, any message pvm_recv(-1, -1); 7 Directory di esempi Contiene diversi schemi paralleli di programmazione parallela/distribuita Master/Slave Il Master inizia tutti gli slave e coordina il loro lavoro e l I/O SPMD (data parallelism) Stesso programma eseguito su pezzi diversi del problema Functional (task parallelism) Task diversi eseguono funzioni differenti dell applicazione 8

5 Esempi Gli esempi illustrano l uso di PVM, ma servono come template per costruire le proprie applicazioni Supplied examples include: hello hello_other master slave spmd gexample timing timing_slave hitc hitc_slave inheritb imbi gmbi mhf_server mhf_tickle PVM equivalent to hello world Master/slave example SPMD example Group and collective ops. Timing example - comm perf Dynamic load balance Communication context Persistent messages template Message handlers Gli esempi includono anche Makefile.aimk per C e Fortran 9 Starting PVM Tre modi per far partire PVM pvm [-nhostname] [hostfile] PVM console. Starts PVM or just attaches to running PVM. Recommended way to start and stop PVM 3. xpvm [hostfile] PVM Graphical Interface includes console functions, and more. Starts PVM or attaches to running PVM. pvmd [-nhostname] [hostfile] direct startup, seldom used except for debugging. Option -n useful if host has multiple network cards eg. ATM, ethernet 10

6 PVM Console Quando si esegue pvm dalla console Se non ci sono VM attive per il particolare utente, fa partire una nuova VM Un demone pvmd è fatto partire sulla macchina Se esiste già una VM, la console si arruola nella VM e attende comandi La console pvm è esattamente un altro programma pvm. Ogni cosa che può essere fatta dalla console, può essere fatta dal programma con apposite API 11 Costruzione della VM VM con una singola macchina fisica non sono interessanti Altre macchine possono essere aggiunte alla VM % pvm pvm> add proxima host proxima added Si può usare un hostfile che contiene tutti gli host della VM. % pvm hostfile 12

7 Alcuni problemi di Startup PVM necessita di remote shell (rsh/ssh) per aggiungere host alla VM Dobbiamo fare in modo che i comandi rsh/ssh funzonino senza password Qualche volta, se la VM non è stata interrotta correttamente, il PVMD può rimanere in esecuzione Se sono stati osservati malfunzionameti, cerca i file /tmp/pvmd.* e rimuovili 13 PVM Console pvm> alcuni comandi e loro significato add hostname conf delete hostname halt help [command] kill tid ps -a quit reset spawn trace version Add host(s) to virtual machine (can list several) list hosts in the virtual machine delete hosts from virtual machine shut down PVM and tasks print information about commands and options kill a task list all running tasks exit console - leave PVM and tasks running kill all tasks and reset PVM spawn tasks (many options) set/display trace events print PVM version 14

8 Starting tasks Uso di spawn nella console pvm pvm> spawn -> /bin/date pvm decide dove far partire il task l opzione -> forza l otput sulla console pvm> spawn -> -antares /bin/date fa partire sull host antares pvm> spawn -> 4 /bin/hostname fa partire 4 copie pvm_spawn() è l API del comando per far partire un tasks da un programma PVM 15 Variabili di ambiente PVM_ROOT Il posto dove PVM cerca vari file PVM_ARCH codice per le varie architetture esempio LINUX, SUN4SOL2, SGI5 Se si invia dalla console: spawn -> example, dove PVM cerca gli eseguibili? $PVM_ROOT/bin/$PVM_ARCH $HOME/bin/$PVM_ARCH dove entrambi i path sono relativi ad una macchina remota Nella distribuzione debian queste variabili non sono settate I vari file sono copiati (link simbolici) nei path /usr/bin Per lanciare gli eseguibili: Usare il path assoluto /home/user/. Oppure il path relativo alla home directory./. 16

9 Catturare l output L opzione -> del comando spawn nella console cattura l outup del task e lo visualizza in console L output remoto è buffered. I dati sono mostrati quando il buffer è pieno o il programma remoto termina Senza questa opzione, quando i task sono spawned l output finisce su /tmp/pvml.uid sulla macchina local machine Dall interno dei programmi: pvm_catchout(stdout) Cattura lo standard output/error da uno spawned (children) task e lo copia sul proprio standard output 17 Messaggi PVM impiega primitive bufferizzate I buffer possono contenere dati tipati ed eterogenei Il contenuto dei messaggi sono definiti dall utente L ordine di unpacking/packing sono definiti dal programma utente Il tipo dei messaggi non sono inclusi nel messaggio stesso 18

10 Esempio di Message buffer int floats nitems A o A 1 A 2 A nitems message length I dati sono impacchettati sulla based di XDR (External Data Representation) => marshaling 19 Inizializzare un buffer pvm_initsend(pvmdatadefault) Inizializza il send-buffer corrente ATTENZIONE! Il buffer è implicito Supponi di dover inviare un msg formattato come segue: Primo entry: integer K, interpretato come il numero di caratteri nella stringa seguente Prossimi K entries: string data 20

11 Esempio Packing, sending #define TEST 101 pvm_initsend(pvmdatadefault); pvm_pkint(&k, 1, 1); /* pack one integer, note & */ for (i = 0; i < K; i ++) pvm_pkstr(&strings[i]); pvm_send(dest, TEST); Sends the packed message to dest with tag TEST; 21 Esempio Ricezione, Unpacking #define TEST 101 pvm_recv(-1, TEST); recv s the packed message from anybody with tag TEST; Set the current receive buffer for unpacking. pvm_upkint(&k, 1, 1); /* find out how many strings in msg */ for (i = 0; i < K; i ++) pvm_upkstr(&strings[i]); 22

12 TIDs revisited I TID hanno un formato strano Per scrivere programmi in SPMD-style avremmo bisogno di un più semplice naming Gli algoritmi SPMD spesso sono basati sull associazione sull intervallo contiguo [ 0 N-1] PVM usa i Gruppi per semplificare il mapping dei TIDs originali su 0 a N-1 23 Note su istallazione ed esecuzione Gli esempi sono disponibili nella directory /usr/share/doc/pvm tar zxvf /usr/share/doc/pvm/examples.tar.gz Viene distribuito il programma aimk, che è un wrapper per make. Usa makefile.aimk per gestire compilazioni per architetture differenti ecc. aimk è necessario per compilare gli esempi forniti nella distribuzione Es.: aimk hello.c equivalente a cc o hello hello.c lpvm3 gli eseguibili vengono copiati in./bin/linux 24

13 Hello cd examples Per compilare gcc -o hello hello.c -lpvm3 gcc -o hello_other hello_other.c -l pvm3 Modificare hello.c in modo che usi un path assoluto per lanciare hello_other Lanciamo la console pvm, che inizializza la VM Eseguiamo hello: > spawn ->./examples/hello Aggiungiamo una macchina e ripetiamo l esperimento 25

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