一种优化MPI程序性能的改进方法

在分布式存储系统上,MPI已被证实是理想的并行程序设计模型。MPI是基于消息传递的并行编程模型,进程间的通信是通过调用库函数来实现的,因此MPI并行程序中,通信部分代码的效率对该并行程序的性能有直接的影响。通过用集群通信函数替代点对点通信函数以及通过派生数据类型和建立新通信域这两种方式,两次改进DNS的MPI并行程序实现,并通过实验给出一个优化MPI并行程序的一般思路与方法。     

MPI程序设计简介

一、MPI简介 MPI是国际上通用的一种基于消息传递的并行程序设计运行环境。与PVM不同，MPI不是由少数厂商控制的私有程序，而是由国际组织MPI论坛（MPI Forum）维护的一种国际标准。像C语言一样，有许多厂商为其提供实现版本，比较著名的有LAM-MPI和MPICH等。MPI的实现版本往往包括两部分：程序库和运行环境。MPI并不是语言而是程序库，它可以和常见的程序设计语言如C，Fortran相结合而构成并行程序设计语言；运行环境可以看作是一个介于操作系统和MPI并行程序之间的中间件，为MPI程序运行提供支持。     

基于曙光-2000的MPI循环并行方法

曙光-2000并行机系统是分布式存储系统，在此类系统上直接写并行程序是很困 难的。该文通过详细分析书写MPI程序的各种模式，结合曙光-2000并行机，给出一种将串行 程序改写成MPI并行程序的方法：分析串行程序的循环体，考虑数据依赖关系，加以适当的 M PI函数，使之并行化。     

基于事件的异构平台并行程序性能可视化研究

为了便于用户快速、直观地了解到机群系统中并行应用程序的性能情况,将Linux计算机群与Windows控制显示平台相结合,提出了一种基于事件的异构平台并行程序性能可视化方法.该方法以MPI作为底层编程环境,在高层使用MPE技术,依据动态性能检测方式获取程序执行过程信息;设计C#语言及Jumpshot日志图形化分析集成工具实现并行程序性能可视化.实验结果表明,该方法可准确,直观地反映程序性能信息,有助于程序员简便、有效地对并行程序进行量化分析,对提高机群系统的可用性、改善程序性能及效率等方面具有较高的实用价值.     

Visual Basic的DDE编程

动态数据交换(DDE)是Windows提供的一种重要功能,DDE中包含两个对象:服务程序和客户程序。例如,你的Vi-sual Basic应用程序想和Excel对话,它可以启动Excel,然后说明某个电子表格作为对话主题,最后启动对话。在这种情况下,Visual Basic程序是客户程序,Excel是服务程序。下面举例说明如何建立DDE。 建立DDE首先必须有一个服务程序,可以是现成的应用程序如Excel,也可以是自己编写的应用程序。在Visual Basic中服务程序很容易建立。下面建立一个最简单的服务程序:     

MPI容错机制的研究

MPI是广泛应用于集群系统的并行程序开发环境，MPI的容错是集群系统可靠性的关键问题。该文讨论了MPI标准中的容错，结合协调设置检查点和同步卷回等机制设计了基于检查点的卷回恢复系统MPIChaRR、该系统应用于Linux集群机，MPICH应用程序运行中的节点故障恢复是对用户透明的。     

大规模结构有限元分析程序在多核集群计算环境中的性能分析和优化

通过对基于MPI编程模型实现的开源有限元计算分析软件在多核集群计算平台中的程序性能的分析,找出程序瓶颈及其原因,实现了基于MPI编程模型的并行程序在多核计算环境中的性能优化。根据程序性能瓶颈的分析,提出了基于MPI/OpenMP混合并行编程模型的大规模线性/非线性方程组求解和多线程多进程同时进行消息通信的两种程序性能优化方案。不同计算规模的实验结果表明,在多核集群计算平台中,MPI/OpenMP混合编程模型实现的大规模非线性方程组求解器相对于单纯基于MPI编程模型实现的并行程序,其性能有2倍到3倍的提升;多线程多进程同时消息传递的优化方案虽然对程序能够起到性能优化作用,但是对解决程序消息通信瓶颈的问题不是最好的方法。两个方案总体性能分析结果表明,基于MPI/OpenMP混合编程模型实现的并行程序,在多核集群计算平台中能够更好地发挥硬件系统的计算能力。     

MPI集合通信性能可扩展性研究与分析

集合通信性能是影响并行程序并行效率的重要因素之一,但对于大规模并行计算机上不同类别集合通信的评测和理论分析仍较为缺乏,许多应用程序的通信模块设计和使用不合理。基于某国产并行机平台,利用IMB测试程序,对各典型MPI(message passing interface)集合通信性能进行了分析,并基于现有通信模型和算法进行理论拟合。结果显示:不同类别的MPI集合通信操作的性能差异很大,并且许多集合通信的性能在超大规模下与理论差距很大。一方面反映出现有理论和模型的不足;另一方面也体现出,无论是集合通信的优化,还是基于集合通信的特征进行应用程序的通信模块设计,仍然大有可为。     

并行可视化调试工具中检查点使能的研究与实现

与串行程序相比,并行程序调试会遇到新的问题。首先并行程序往往需要长时间运行,从而导致并行程序调试是一个尤其费时的过程;其次并行程序调试过程中,某一次调试出现的错误在下次调试的时候不一定出现,给错误跟踪带来了很大困难。本文针对这两个问题,设计和实现了一个中间件系统,在并行调试工具XMPI中使能BLCR检查点系统的。通过该中间件,在使用XMPI调试大型MPI并行程序的时候,减少调试阶段并行程序运行时间,并且可以更好跟踪并行程序错误,提高并行程序开发效率。     

一个通用的并行函数库

并行程序的设计在思路和方法上与串行程序有着本质的差别,其开发难度也比较大。为此,设计开发了一个通用的函数库来降低并行程序的开发难度。该函数库以MPI为基础,对并行程序开发中的常用功能进行了封装,具有一定的通用性。该函数库可以大大简化MPI并行程序的开发。并从区域分解、数组下标和循环变量的转换、数据交换和全局规约、输入输出等几个方面对该函数库进行了介绍,然后以数值求解二维拉普拉斯方程为例介绍了使用该函数库将串行程序改为并行程序的方法和步骤。目前已经成功地将其应用到风暴潮数值模式的并行化中,取得了较好的效果。