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IntroductionaMPI

1 Plan

MPI : Message Passing Interface

Premiers programmes/premieres fonctions

Les communications point a point2

MPI = Message Passing Interface;

Denition

I bibliotheque, plus exactement API de haut niveau, pour la programmation parallele obeissant au paradigme de l'echange de message;

IInterfaces C/C++ et Fortran disponiblesContexte

I MPI est adaptea la programmation parallele distribuee; IMPI est nee de la collaboration d'universitaires et d'entreprises.

ITres repandu dans le monde du calcul intensif.

Fonctionnalites MPI

La bibliotheque MPI permet de gerer :

1. l 'environnementd 'execution; 2. l escom municationsp oint ap oint; 3. l escom municationscol lectives; 4. l esgr oupesd ep rocessus; 5. l estop ologiesd ep rocessus;MPI permet en outre de gerer : 1. l escom municationsun idirectionnelles; 2. l acr eationdy namiqued ep rocessus; 3. l emu ltithreading; 4. l esen trees/sortiespa ralleles( MPI/IO). beaucoup de fonctionnalites (environ 120 fonctions pour MPI 1, plus de 200 pour MPI 2). Neanmoins, la ma^trise des communications point a point et collectives est susante pour paralleliser un code de facon ecace; 4

Pourquoi utiliser MPI

MPI est avant tout une interface;

MPI est present sur tout type d'architecture parallele; MPI supporte les parallelismes moderes et massifs; Les constructeurs de machines et/ou de reseaux rapides fournissent des bibliotheques MPI optimisees pour leurs plate-formes;MPI est egalement disponible pour la plupart des machines du marche en open source : I

LAM-MPI : http ://www.lam-mpi.org;

IMPICH : http ://www-unix.mcs.anl.gov/mpi/mpich;

IOPEN-MPI

Plus precisement

MPI : Message Passing Interface

Premiers programmes/premieres fonctions6

Premier programme MPI

#include #include int main (argc, argv) int argc; char *argv[]; int rank, size;

MPIInit (&argc, &argv); /* starts MPI */

printf( "Hello worldnn");

MPIFinalize();

return 0; Tous les appels de la bibliotheque MPI commencent par le prexeMPI_; Aucun appel a MPI ne peut avoir lieu avant l'appel a

MPI_Init();

Aucun appel a MPI ne peut avoir lieu apres l'appel a

MPI_Finalize();

Compilation et execution

% mpicc essai-1.c -o essai % mpirun -np 4 essai

Hello world

Hello world[h]la procedurempiruncree 4 processus, chaque processus executant le programmeessai;les facns d'executer MPI ne sont pas portables! Elles dependent des machines, mais elles secient au moins le nombre de processus et l'ensemble des processeurs sur lesquels

MPI va s'executer. Par Exemple :

MPICH : mpirun -np 4 -machinele hosts essailes facons de compiler dependent elles aussi des implementations allant jusqu'a utiliser un script de compilation :

MPICH :mpicc essai.c

8 Ensemble des processus :MPI_COMM_WORLDLors de l'initiatialisation de l'environnement, MPI regroupe tous les processus crees sous le communicateur predeni MPI_COMM_WORLDcommunicateur = ensemble de processus + contexte de communicationsun communicateur est de typeMPI_Comm; (ici : il est conseille d'utiliserMPI_COMM_WORLD 9

Nombre total de processus :MPI_Comm_size

intMPI_Comm_size( MPI_Comm comm, int *size);MPI_Comm_sizeretourne danssizela taille du communicateurcomm;#include #include int main (argc, argv) int argc; char *argv[]; fint rank, size;

MPIInit (&argc, &argv);

MPICommsize (MPICOMMWORLD,

&size); printf( "Hello world :s = %dnn", size );

MPIFinalize();

return 0;g% mpirun -np 4 essai

Hello world :s = 4

Hello world :s = 410

Rang d'un processus :MPI_Comm_rank

int MPI_Comm_rank(MPI_Comm comm, int *rank);Pour un communicateur donne, MPI associe a chaque processus un numero compris entre 0 et N-1 (N etant la taille du communicateur);Le numero unique associe au processus s'appelle le rang du processus;La fonctionMPI_Comm_rankretourne le rang du processus rankdans le communicateurcomm 11

Exemple

Programme : #include

#include int main (argc, argv) int argc; char *argv[]; fint rank, size;

MPIInit (&argc, &argv);

MPICommrank (MPICOMMWORLD, &rank);

MPICommsize (MPICOMMWORLD, &size);

printf( "Hello world from process %dof %dnn", rank, size );

MPIFinalize();

return 0;gExecution :% m pirun-n p4 e ssai

Hello world from process 1 of 4

Hello world from process 0 of 4

Hello world from process 2 of 4

Hello world from process 3 of 4

En Resume

MPI_Init()etMPI_Finalize()doivent ^etre

respectivement la premiere et la derniere fonction MPI;MPI_COMM_WORLDdesigne l'ensemble des processus pouvant

communiquer;La taille d'un communicateur est retournee par MPI_Comm_size();Le rang d'un processus est retourne parMPI_Comm_rank(); 13 Plan

MPI : Message Passing Interface

Premiers programmes/premieres fonctions

Les communications point a point14

Echange de message : envoi (send)/reception (receive)

Un message est caracterise par :

I une t^ache expeditrice;

Iune t^ache destinataire

Iles donnees a echanger;Pour echanger un message entre t^aches I l'expediteur doit envoyer le message (send); Ile destinataire doit recevoir le message (receive); 15

Echange de message :principe

Soit 2 t^achesT0 etT1

IElles ont chacune leur propre espace d'adressage;

IElle s'executent des instructions independantes en parallele;Pour mener a bien le calcul parallele,T1 a besoin

d'informations deT0 (point de synchronisation) : IT0 doit envoyer des donnees aT1 : les donnees sont pointees paradr_sendet de taillenb_elt;

IT1 doit recevoir des donnees aT0 :

la taille du message + le destinataire doit ^etre connue par le destinataire (preallocation de la zone memoire)16

Echange de message :principe

L'echange d'information a lieu (par le reseau le plus souvent, on

parle alors de communication)sendbloqueT0 tant que les donnees ne sont pas envoyees;reveivebloqueT1 tant qu'il n'a pas recu toutes les

donnees;17

Envoi : instructionMPI_SEND

int MPI_Send (void *buf,(adresse des donnees a envoyer)int count,(taille du message)MPI_Datatype datatype ,(type des donnees a envoyer)int dest,(la destination)int tag,(drapeau du message)MPI_Comm comm,(dans quelle communicateur));