Meddelelsesoverførsel grænseflade

Message Passing Interface (MPI, message passing interface) er en programmeringsgrænseflade ( API ) til informationsoverførsel , som giver dig mulighed for at udveksle meddelelser mellem processer, der udfører den samme opgave. Designet af William Groupe , Evin Lusk og andre.

MPI er den mest almindelige dataudvekslingsgrænsefladestandard i parallel programmering , og der er implementeringer til et stort antal computerplatforme. Anvendes til udvikling af programmer til klynger og supercomputere . Det vigtigste kommunikationsmiddel mellem processer i MPI er videregivelse af meddelelser til hinanden.

MPI er standardiseret af MPI Forum . MPI-standarden beskriver en grænseflade for meddelelsesoverførsel, der skal understøttes både på platformen og i brugerapplikationer . Der er i øjeblikket et stort antal gratis og kommercielle implementeringer af MPI. Der er implementeringer til Fortran 77/90, Java , C og C++ .

MPI er primært orienteret mod distribuerede hukommelsessystemer , dvs. når omkostningerne til dataoverførsel er høje, mens OpenMP er orienteret mod delte hukommelsessystemer (multi-core med delt cache). Begge teknologier kan bruges sammen for at udnytte multi-core systemer optimalt i en klynge.

MPI-standarder

Den første version af MPI blev udviklet i 1993-1994, og MPI 1 udkom i 1994.

De fleste moderne MPI-implementeringer understøtter version 1.1. MPI version 2.0-standarden understøttes af de fleste moderne implementeringer, men nogle funktioner er muligvis ikke fuldt implementeret.

MPI 1.1 (offentliggjort 12. juni 1995 , første gang implementeret i 2002) understøtter følgende funktioner:

• afsendelse og modtagelse af beskeder mellem separate processer;
• kollektive interaktioner af processer;
• interaktioner i procesgrupper;
• implementering af procestopologier ;

I MPI 2.0 (publiceret 18. juli 1997 ) understøttes følgende funktioner yderligere:

• dynamisk procesgenerering og processtyring;
• envejskommunikation (Get/Put);
• parallel input og output;
• udvidede kollektive operationer (processer kan udføre kollektive operationer ikke kun inden for en kommunikatør, men også inden for flere kommunikatører).

MPI 2.1 blev udgivet i begyndelsen af ​​september 2008.

MPI 2.2 blev udgivet den 4. september 2009.

MPI 3.0 blev udgivet den 21. september 2012.

Interface operation

Den grundlæggende mekanisme for kommunikation mellem MPI-processer er transmission og modtagelse af meddelelser. Meddelelsen bærer de transmitterede data og informationer, der gør det muligt for den modtagende side at selektivt modtage dem:

• afsender — rang (nummer i gruppen) af meddelelsesafsenderen;
• recipient — recipient's rank;
• tegn - kan bruges til at adskille forskellige typer meddelelser;
• communicator — procesgruppekode.

Send og modtag handlinger kan være blokerende eller ikke-blokerende. For ikke-blokerende operationer defineres funktionerne til at kontrollere beredskabet og vente på udførelsen af ​​operationen.

En anden kommunikationsmetode er fjernhukommelsesadgang (RMA), som giver dig mulighed for at læse og ændre hukommelsesområdet i en fjernproces. Den lokale proces kan overføre hukommelsesområdet for fjernprocessen (inde i vinduet specificeret af processerne) til dens hukommelse og tilbage, samt kombinere de data, der overføres til fjernprocessen med de tilgængelige data i dens hukommelse (f. ved at summere). Alle fjernbetjeninger til hukommelsesadgang er ikke-blokerende, dog skal blokerende synkroniseringsfunktioner kaldes før og efter de udføres.

Programeksempel

Det følgende er et eksempel på et C - talberegningsprogram , der bruger MPI :