Laboratório de Programação Paralela 2018.2

Laboratório 2 - Testando o MPI

Neste laboratório, voce irá utilizar o padrão MPI (Message Passing Interface).
Este padrão possui várias implementações e usaremos a implementação Open MPI .
Os programas deverão ser codificados na linguagem C.

Dicas de uso

Um programa MPI deve seguir a seguinte estrutura:
Todo programa MPI escrito em C deve incluir a diretiva
```
#include "mpi.h"
```
Todas as chamadas das rotinas MPI, começam com o nome MPI_ e variáveis e funções do programa não devem iniciar com MPI_ ou PMPI_ .
MPI usa objetos chamados comunicadores e grupos para definir quais processos podem se comunicar uns com os outros. A maioria das rotinas MPI requer que seja especificado um comunicador como um argumento. Por enquanto, basta usar MPI_COMM_WORLD sempre que um comunicador for necessário - é o comunicador predefinido que inclui todos os seus processos MPI.
Dentro de um comunicador, cada processo tem seu próprio identificador que é um número inteiro atribuído pelo sistema quando o processo é inicializado.

Rotinas para gerenciar o ambiente

Estas rotinas são usadas para verificar e configurar o ambiente de execução MPI. Algumas das mais utilizadas são:

MPI_Init (&argc,&argv)
Inicializa o ambiente de execução MPI. Esta função deve ser chamada em cada programa MPI, antes de qualquer outra função MPI e apenas uma vez em um programa MPI. Pode ser usada para passar os argumentos de linha de comando para todos os processos, embora isso não seja exigido pelo padrão e dependa da implementação.
MPI_Comm_size (comm,&size)
Retorna o número total de processos MPI em um comunicador específico. Se o comunicador for MPI_COMM_WORLD, esta função retorna o número de tarefas MPI disponíveis para a aplicação.
MPI_Comm_rank (comm,&rank)
Retorna o número de rank do processo MPI que chama esta rotina dentro do comunicador especificado. Inicialmente, a cada processo será atribuído um único inteiro entre 0 e número de tarefas - 1 dentro do comunicador MPI_COMM_WORLD. Se um processo se torna associado com outros comunicadores, ele terá uma classificação única dentro de cada um destes comunicadores.
MPI_Abort (comm,errorcode)
Finaliza todos os processos MPI associados ao comunicador. Na maioria das implementações MPI, ele encerra TODOS os processos independentemente do comunicador especificado.
MPI_Get_processor_name (&name,&resultlength)
Retorna o nome do processador. Também retorna o comprimento do nome. O buffer para "name" deve ter, a capacidade de armazenar pelo menos MPI_MAX_PROCESSOR_NAME caracteres.
MPI_Get_version (&version,&subversion)
Retorna a versão e a subversão do padrão MPI implementado pela biblioteca.
MPI_Wtime ()
Retorna um tempo de relógio de parede decorrido em segundos (precisão dupla) no processador que fez a chamada da rotina.
MPI_Finalize ()
Termina o ambiente de execução MPI. Esta função deve ser a última rotina MPI chamada em cada programa MPI - nenhuma outra rotina MPI pode ser chamada depois dela.

Exercício 1

Neste exercício voce irá comparar o desempenho quando a comunicação se realiza entre nós do mesmo processador e nós de processadores diferentes.

Compile o programa mpi_bandwidth .c .
Execute o código com 2 tarefas no mesmo processador e verifique a largura de banda (bandwidths)
Execute o código com 2 tarefas em processadores diferentes e verifique a largura de banda (bandwidths)
Escreva suas observações sobre os comportamentos

Exercício 2

Neste exercício voce irá comparar envio e recebimento bloqueante e não bloqueante

Copie o programa mpi_bandwidth .c para um arquivo chamado mpi_bandwidthNB.c

Modifique este novo arquivo de modo que sejam executadas funçãoes não bloqueantes de envio e recebimento ao invés de bloqueantes.Você irá fazer isso trocando o trecho de código abaixo:

      MPI_Send(&msgbuf, n, MPI_CHAR, dest, tag, MPI_COMM_WORLD);
      MPI_Recv(&msgbuf, n, MPI_CHAR, src, tag, MPI_COMM_WORLD, &status);

por

      MPI_Isend(&msgbuf, n, MPI_CHAR, dest, tag, MPI_COMM_WORLD, &reqs[0]);
      MPI_Irecv(&msgbuf, n, MPI_CHAR, src, tag, MPI_COMM_WORLD, &reqs[1]);
      MPI_Waitall(2, reqs, stats);

Execute os dois programas (bloqueante e não bloqueante) executando 2 tarefas em 2 nós diferentes.
Compare os resultados. Explique qual possui melhor desempenho.

Exercício 3

Neste exercíco você tentará descobrir erros que podem ocorrer em programas MPI. Compile e execute cada um e execute utilizando 4 tarefas.

mpi_bug1.c : Fica parado
mpi_bug2.c : Resultados errados ou terminação anormal
mpi_bug3.c : Mensagem de erro e/ou terminação anormal
mpi_bug4.c : Fornece resultado errrado para "Final sum"
mpi_bug5.c : Programa é terminado anormalmente ou trava
mpi_bug6.c : Termina ou é ignorado
mpi_bug7.c : Trava