Часто в приложениях возникает потребность ограничить область коммуникаций некоторым набором процессов, которые составляют подмножество исходного набора. Для выполнения каких-либо коллективных операций внутри этого подмножества из них должна быть сформирована своя область связи, описываемая своим коммуникатором. Для решения таких задач MPI поддерживает два взаимосвязанных механизма. Во-первых, имеется набор функций для работы с группами процессов как упорядоченными множествами, и, во-вторых, набор функций для работы с коммуникаторами для создания новых коммуникаторов как описателей новых областей связи.
Группа представляет собой упорядоченное множество процессов. Каждый процесс идентифицируется переменной целого типа. Идентификаторы процессов образуют непрерывный ряд, начинающийся с 0. В MPI вводится специальный тип данных MPI_Group и набор функций для работы с переменными и константами этого типа. Существует две предопределенных группы:
|
MPI_GROUP_EMPTY |
- |
группа, не содержащая ни одного процесса; |
|
MPI_GROUP_NULL |
- |
значение возвращаемое, когда группа не может быть создана. |
Созданная группа не может быть модифицирована - расширена или усечена, может быть только создана новая группа. Интересно отметить, что при инициализации MPI не создается группы, соответствующей коммуникатору MPI_COMM_WORLD. Она должна создаваться специальной функцией явным образом.
Коммуникатор представляет собой скрытый объект с некоторым набором атрибутов, а также правилами его создания, использования и уничтожения. Коммуникатор описывает некоторую область связи. Одной и той же области связи может соответствовать несколько коммуникаторов, но даже в этом случае они не являются тождественными и не могут участвовать во взаимном обмене сообщениями. Если данные посылаются через один коммуникатор, процесс-получатель может получить их только через тот же самый коммуникатор.
В MPI существует два типа коммуникаторов:
|
intracommunicator |
- |
описывает область связи некоторой группы процессов; |
|
intercommunicator |
- |
служит для связи между процессами двух различных групп. |
Тип коммуникатора можно определить с помощью специальной функции MPI_Comm_test_inter.
FORTRAN:
INTEGER COMM, IERR
LOGICAL FLAG
MPI_COMM_TEST_INTER(COMM, FLAG, IERR)
С:
MPI_Comm_test_inter(MPI_Comm comm, int *flag)
Входные параметры:
|
comm |
- |
коммуникатор. |
Выходные параметры:
|
flag |
- |
возвращает true, если comm - intercommunicator. |
Функция возвращает значение "истина", если коммуникатор является интеркоммуникатором.
При инициализации MPI создается два предопределенных коммуникатора:
|
MPI_COMM_WORLD |
- |
описывает область связи, содержащую все процессы; |
|
MPI_COMM_SELF |
- |
описывает область связи, состоящую из одного процесса. |
Функции работы с коммуникаторами
В данном подразделе рассматриваются функции работы с коммуникаторами. Они разделяются на функции доступа к коммуникаторам и функции создания коммуникаторов. Функции доступа являются локальными и не требуют коммуникаций, в отличие от функций создания, которые являются коллективными и могут потребовать межпроцессорных коммуникаций. Две основных функции доступа к коммуникатору: MPI_Comm_size - опрос числа процессов в области связи и MPI_Comm_rank - опрос идентификатора (номера) процесса в области связи, были рассмотрены в самом начале среди базовых функций MPI. Кроме них, имеется функция сравнения двух коммуникаторов MPI_Comm_compare.
FORTRAN:
INTEGER COMM1, COMM2, RESULT, IERR
MPI_COMM_COMPARE(COMM1, COMM2, RESULT, IERR)
С:
MPI_Comm_compare(MPI_Comm comm1,MPI_Comm comm2, int *result)
Входные параметры:
|
comm1 |
- |
первый коммуникатор; |
|
comm1 |
- |
второй коммуникатор. |
Выходные параметры:
|
result |
- |
результат сравнения. |
Возможные значения результата сравнения:
|
MPI_IDENT |
- |
коммуникаторы идентичны, представляют один и тот же объект; |
|
MPI_CONGRUENT |
- |
коммуникаторы конгруэнтны, две области связи с одними и теми же атрибутами группы; |
|
MPI_SIMILAR |
- |
коммуникаторы подобны, группы содержат одни и те же процессы, но другое упорядочивание; |
|
MPI_UNEQUAL |
- |
во всех других случаях. |
Создание нового коммуникатора возможно с помощью одной из трех функций: MPI_Comm_dup, MPI_Comm_create, MPI_Comm_split.
Функция дублирования коммуникатора MPI_Comm_dup.
FORTRAN:
INTEGER COMM, NEWCOMM, IERR
MPI_COMM_DUP(COMM, NEWCOMM, IERR)
С:
MPI_Comm_dup(MPI_Comm comm, MPI_Comm *newcomm)
Входные параметры:
|
comm |
- |
коммуникатор. |
Выходные параметры:
|
newcomm |
- |
копия коммуникатора. |
Функция полезна для последующего создания коммуникаторов с новыми атрибутами.
Функция создания коммуникатора MPI_Comm_create.
FORTRAN:
INTEGER COMM, GROUP, NEWCOMM, IERR
MPI_COMM_CREATE(COMM, GROUP, NEWCOMM, IERR)
С:
MPI_Comm_create(MPI_Comm comm, MPI_Group group, MPI_Comm *newcomm)
Входные параметры:
|
comm |
- |
родительский коммуникатор; |
|
group |
- |
группа, для которой создается коммуникатор. |
Выходные параметры:
|
newcomm |
- |
новый коммуникатор. |
Эта функция создает коммуникатор для группы group. Для процессов, которые не являются членами группы, возвращается значение MPI_COMM_NULL. Функция возвращает код ошибки, если группа group не является подгруппой родительского коммуникатора.
Функция расщепления коммуникатора MPI_Comm_split.
FORTRAN:
INTEGER COMM, COLOR, KEY, NEWCOMM, IERR
MPI_COMM_SPLIT(COMM, COLOR, KEY, NEWCOMM, IERR)
С:
MPI_Comm_split(MPI_Comm comm, int color, int key, MPI_Comm *newcomm)
Входные параметры:
|
comm |
- |
родительский коммуникатор; |
|
color |
- |
признак подгруппы; |
|
key |
- |
управление упорядочиванием. |
Выходные параметры:
|
newcomm |
- |
>новый коммуникатор. |
Функция расщепляет группу, связанную с родительским коммуникатором, на непересекающиеся подгруппы по одной на каждое значение признака подгруппы color. Значение color должно быть неотрицательным. Каждая подгруппа содержит процессы с одним и тем же значением color. Параметр key управляет упорядочиванием внутри новых групп: меньшему значению key соответствует меньшее значение идентификатора процесса. В случае равенства параметра key для нескольких процессов упорядочивание выполняется в соответствии с порядком в родительской группе.
Приведем алгоритм расщепления группы из восьми процессов на три подгруппы и его графическую интерпретацию (рис.52).
INTEGER comm, newcomm;
INTEGER myid, color, ierr;
. . . . . .
CALL MPI_Comm_rank(comm, myid, ierr);
color = myid%3;
CALL MPI_Comm_split(comm, color, myid, newcomm, ierr);
Рис. 52. Разбиение группы из восьми процессов на три подгруппы
В данном примере первую подгруппу образовали процессы, номера которых делятся на 3 без остатка, вторую - для которых остаток равен 1 и третью - для которых остаток равен 2. Отметим, что после выполнения функции MPI_Comm_split значения коммуникатора newcomm в процессах разных подгрупп будут отличаться.
Функция уничтожения коммуникатораа MPI_Comm_free.
FORTRAN:
INTEGER COMM, IERR
MPI_COMM_FREE(COMM, IERR)
С:
MPI_Comm_free(MPI_Comm *comm)
Входные параметры:
|
comm |
- |
уничтожаемый коммуникатор. |
