Конструкторы интеркоммуникаторов

В настоящее время интерфейс MPI предоставляет только две процедуры, для конструирования интеркоммуникаторов:

Другие конструкторы коммуникаторов, MPI_COMM_CREATE и MPI_COMM_SPLIT, в настоящее время применимы только к интракоммуникаторам. Эти операции фактически имеют хорошо определенную семантику для интеркоммуникаторов [20].

В следующем обсуждении выделяются две группы интеркоммуникатора, называемые левой и правой группами. Процесс в интеркоммуникаторе является членом либо левой, либо правой группы. С точки зрения этого процесса, группа, членом которой он является, называется локальной группой; другая группа (относительно этого процесса) называется удаленной группой. Метки групп левая и правая дают нам способ описать две группы в интеркоммуникаторе, который не относится ни к одному специфическому процессу (как это имеет место для локальных и удаленных групп).

Кроме того, спецификация коллективных операций (раздел 4.1 MPI-1) требует, чтобы все коллективные процедуры вызывались с соответствующими аргументами. Для расширений интеркоммуникаторов, требование соответствия ослабляется для всех членов одной локальной группы.


------------------------------------------------------------------
MPI_COMM_CREATE(comm_in, group, comm_out)
------------------------------------------------------------------


MPI::Intercomm MPI::Intercomm::Create(const Group& group) const
MPI::Intracomm MPI::Intracomm::Create(const Group& group) const

Привязка к языкам Си и ФОРТРАН идентична реализации ее в MPI-1 и здесь не показана.

Если comm_in - интеркоммуникатор, то выходной коммуникатор comm_out также является интеркоммуникатором, в котором локальная группа состоит только из тех процессов, которые содержатся в group (см. рисунок 7.1). Аргумент group должен содержать только те процессы в локальной группе входного интеркоммуникатора, которые должны стать частью comm_out. Если group не задает, по крайней мере, ни одного процесса в локальной группе интеркоммуникатора или вызывающий процесс не включен в группу, возвращается MPI_COMM_NULL.

Объяснение: В случае, когда левая или правая группа пусты, возвращается нулевой коммуникатор вместо интеркоммуникатора с MPI_GROUP_EMPTY, потому что сторона с пустой группой должна вернуть MPI_COMM_NULL. []

Рисунок 7.1. Интеркоммуникатор выполняет расширения интеркоммуникаторов, используя вызов MPI_COMM_CREATE. Входные группы показаны в серых кругах.

Пример 7.1. Ниже приводится пример, иллюстрирующий, как первый узел левой стороны интеркоммуникатора может быть объединен со всеми членами его правой стороны для формирования нового интеркоммуникатора.


   MPI_Comm inter_comm, new_inter_comm;
   MPI_Group local_group, group;
   int  rank  = 0; /* ранг на левой стороне для включения в новый inter-comm */

   /* конструирование оригинального интеркоммуникатора: ''inter_comm'' */

   ...

   /* конструирование группы процессов для включения в новый
   интеркоммуникатор */


   if (/* ? есть на левой стороне интеркоммуникатора */) {
      MPI_Comm_group ( inter_comm, &local_group );
      MPI_Group_incl ( local_group, 1, &rank, &group );
      MPI_Group_free ( &local_group );
   } else {
      MPI_Comm_group ( inter_comm, &group );
   }


   MPI_Comm_create ( inter_comm, group, &new_inter_comm );
   MPI_Group_free( &group );


------------------------------------------------------------------
MPI_COMM_SPLIT(comm_in, color, key, comm_out)
------------------------------------------------------------------


MPI::Intercomm MPI::Intercomm::Split(int color, int key) const
MPI::Intracomm MPI::Intracomm::Split(int color, int key) const

Привязки к языкам Си и ФОРТРАН идентичны их реализации в MPI-1 и здесь не показаны.

Результатом работы MPI_COMM_SPLIT для интеркоммуникатора является то, что те процессы на левой стороне, у которых одинаковый color, плюс такие же процессы на правой стороне объединяются для создания нового интеркоммуникатора. Аргумент key описывает относительный ранг процессов на каждой стороне интеркоммуникатора (см. рисунок). При указании тех colors, которые определены только на одной стороне интеркоммуникатора, возвращается MPI_COMM_NULL. MPI_COMM_NULL также возвращается в те процессы, для которых color указан как MPI_UNDEFINED.

Рисунок 7.2. Конструкция интеркоммуникатора, достигнутая разбиением существующего интеркоммуникатора с помощью расширенного MPI_COMM_SPLIT для интеркоммуникаторов.

Пример 7.2. (Параллельная клиент-серверная модель). Ниже приводится код для клиента, иллюстрирующий как клиенты на левой стороне некого интеркоммуникатора могут ставиться в соответствие выбранному серверу из пула серверов на правой стороне этого интеркоммуникатора.


   /* Код клиента */
   MPI_Comm multiple_server_comm;
   MPI_Comm single_server_comm;
   int color, rank, num_servers;

   /* Создание интеркоммуникатора с клиентами и серверами:
      multiple_server_comm */
   ...

   /* Нахождение количества доступных серверов */
   MPI_Comm_remote_size(multiple_server_comm, &num_servers);

   /* Определение своего color */
   MPI_Comm_rank(multiple_server_comm, &rank);
   color = rank % num_servers;

   /* Разбиение интеркоммуникатора */
   MPI_Comm_split(multiple_server_comm, color, rank,
                  &single_server_comm);


   /* Код сервера */
   MPI_Comm multiple_client_comm;
   MPI_Comm single_server_comm;
   int rank;

   /* Создание интеркоммуникатора с клиентами и серверами:
      multiple_client_comm */
   ...

   /* Разбиение интеркоммуникатора так, чтобы получился
      один сервер для группы клиентов */
   MPI_Comm_rank(multiple_client_comm, &rank);
   MPI_Comm_split(multiple_client_comm, rank, 0,
                  &single_server_comm );

IN	`comm_in`	оригинальный коммуникатор (указатель)
IN	`group`	группа процессов, которая будет в новом коммуникаторе (указатель)
OUT	`comm_out`	новый коммуникатор (указатель)

IN	`comm_in`	Оригинальный коммуникатор (указатель)
IN	`color`	Контролирует подмножество назначения (целое)
IN	`key`	Контролирует номер назначения (целое)
OUT	`comm_out`	Новый коммуникатор (указатель)