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Computação Paralela com C++

3 Computação paralela e distribuída (MPI)3.4 Reduções Referências

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3.5 Grupos e comunicadores

Em construção

Comunicadores são objetos que definem grupos de processos que podem se comunicar entre si. Cada comunicador é associado a um grupo de processos, e as operações de comunicação são realizadas dentro desse grupo.

3.5.1 MPI_Comm_Split

Uma das funções mais comumente empregadas para criar um novo comunicador é a MPI_Comm_split. Sua sintaxe é a seguinte:

⬇

1int MPI_Comm_split(

2 MPI_Comm comm,

3 int color,

4 int key,

5 MPI_Comm *newcomm)

O argumento comm é o comunicador original (por exemplo, MPI_COMM_WORLD), color é um inteiro que define a cor do grupo de processos que serão incluídos no novo comunicador. Todos os processos que passam pelo mesmo valor de color são atribuídos aos mesmo comunicador. Se color == MPI_UNDEFINED, o processo não é atribuído a nenhum novo comunicador. E, key é um inteiro que define a ordem dos processos no novo comunicador. O processo que passa com o menor valor de key será o rank == 0 no novo comunicador, o próximo com menor valor será o rank == 1 e assim por diante. O argumento newcomm é um ponteiro para o novo comunicador criado.

Exemplo 3.5.1.

O seguinte Código 15 cria dois grupos de processos, um com color == 0 e outro com color == 1. Os processos são distribuídos dois-a-dois entre os comunicadores. Consulte a Figura 3.7.

Refer to caption — Figura 3.7: Criação de novos comunicadores com MPI_Comm_split.

Código 15: comm_split.cpp

⬇

1// Initialize MPI

2MPI_Init(nullptr, nullptr);

4int world_size;

5MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &world_size);

6int world_rank;

7MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &world_rank);

9// create a new communicator

10int color = world_rank / 2;

12MPI_Comm new_comm;

13MPI_Comm_split(MPI_COMM_WORLD, color, world_rank, &new_comm);

15int new_rank, new_size;

16MPI_Comm_rank(new_comm, &new_rank);

17MPI_Comm_size(new_comm, &new_size);

19printf("World Rank/Size: %d/%d, New Rank/Size: %d/%d, Color: %d\n",

20 world_rank, world_size, new_rank, new_size, color);

22// Finalize the new communicator

23MPI_Comm_free(&new_comm);

25// Finalize MPI

26MPI_Finalize();

28return 0;

Rodando com apenas 4 processos, temos a seguinte saída:

World Rank/Size: 0/4, New Rank/Size: 0/2, Color: 0

World Rank/Size: 1/4, New Rank/Size: 1/2, Color: 0

World Rank/Size: 2/4, New Rank/Size: 0/2, Color: 1

World Rank/Size: 3/4, New Rank/Size: 1/2, Color: 1

3.5.2 MPI_Group

Os grupos são conjuntos de processos que podem ser usados para criar comunicadores.

Exemplo 3.5.2.

O seguinte Código 16 cria dois grupos de processos a partir do grupo do comunicador MPI_COMM_WORLD. O primeiro grupo contém os primeiros $n_{p}/2$ processos e o segundo grupo contém os últimos $n_{p}/2$ processos, onde $n_{p}$ é o número de processos inicializados. Em seguida, dois novos comunicadores são criados a partir desses grupos.

Código 16: mpi_group.cpp

⬇

1// Initialize MPI

2MPI_Init(nullptr, nullptr);

4int world_size;

5MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &world_size);

6int world_rank;

7MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &world_rank);

9// Get the group of the world communicator

10MPI_Group world_group;

11MPI_Comm_group(MPI_COMM_WORLD, &world_group);

13// Create a new group for the first half of the ranks

14MPI_Group first_group;

15int ranks[world_size / 2];

16for (int i = 0; i < world_size / 2; ++i) {

17 ranks[i] = i; // Select the first half of the ranks

18}

19MPI_Group_incl(world_group, world_size / 2, ranks, &first_group);

20// Creat a new communicator from the first group

21MPI_Comm first_group_comm;

22MPI_Comm_create(MPI_COMM_WORLD, first_group, &first_group_comm);

25// Create a new group for the second half of the ranks

26MPI_Group second_group;

27for (int i = world_size / 2; i < world_size; ++i) {

28 ranks[i - world_size / 2] = i; // Select the second half of the ranks

29}

30MPI_Group_incl(world_group, world_size - world_size / 2, ranks, &second_group);

31// Create a new communicator from the second group

32MPI_Comm second_group_comm;

33MPI_Comm_create(MPI_COMM_WORLD, second_group, &second_group_comm);

35// Check if the communicators were created successfully

36int group_rank, group_size;

37if (first_group_comm != MPI_COMM_NULL) {

39 MPI_Comm_rank(first_group_comm, &group_rank);

40 MPI_Comm_size(first_group_comm, &group_size);

42 printf("World rank/size: %d/%d, First group rank/size: %d/%d\n",

43 world_rank, world_size, group_rank, group_size);

45} else if (second_group_comm != MPI_COMM_NULL) {

47 MPI_Comm_rank(second_group_comm, &group_rank);

48 MPI_Comm_size(second_group_comm, &group_size);

50 printf("World rank/size: %d/%d, Second group rank/size: %d/%d\n",

51 world_rank, world_size, group_rank, group_size);

53} else {

54 std::cout << "No new communicator created for rank " << world_rank << std::endl;

55}

57// Finalize the new communicator

58if (first_group_comm != MPI_COMM_NULL) {

59 MPI_Group_free(&first_group);

60 MPI_Comm_free(&first_group_comm);

61} else if (second_group_comm != MPI_COMM_NULL) {

62 MPI_Group_free(&second_group);

63 MPI_Comm_free(&second_group_comm);

64}

66// Finalize MPI

67MPI_Finalize();

69return 0;

Rodando com apenas 4 processos, temos a seguinte saída:

World rank/size: 0/4, First group rank/size: 0/2

World rank/size: 1/4, First group rank/size: 1/2

World rank/size: 2/4, Second group rank/size: 0/2

World rank/size: 3/4, Second group rank/size: 1/2

3.5.3 Exercícios

Em construção

Envie seu comentário

Aproveito para agradecer a todas/os que de forma assídua ou esporádica contribuem enviando correções, sugestões e críticas!

Este texto é disponibilizado nos termos da Licença Creative Commons Atribuição-CompartilhaIgual 4.0 Internacional. Ícones e elementos gráficos podem estar sujeitos a condições adicionais.

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Em construção

3.5.1 MPI_Comm_Split

Uma das funções mais comumente empregadas para criar um novo comunicador é a MPI_Comm_split. Sua sintaxe é a seguinte:

⬇

1int MPI_Comm_split(

2 MPI_Comm comm,

3 int color,

4 int key,

5 MPI_Comm *newcomm)

Exemplo 3.5.1.

O seguinte Código 15 cria dois grupos de processos, um com color == 0 e outro com color == 1. Os processos são distribuídos dois-a-dois entre os comunicadores. Consulte a Figura 3.7.

Código 15: comm_split.cpp

⬇

1// Initialize MPI

2MPI_Init(nullptr, nullptr);

4int world_size;

5MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &world_size);

6int world_rank;

7MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &world_rank);

9// create a new communicator

10int color = world_rank / 2;

12MPI_Comm new_comm;

13MPI_Comm_split(MPI_COMM_WORLD, color, world_rank, &new_comm);

15int new_rank, new_size;

16MPI_Comm_rank(new_comm, &new_rank);

17MPI_Comm_size(new_comm, &new_size);

19printf("World Rank/Size: %d/%d, New Rank/Size: %d/%d, Color: %d\n",

20 world_rank, world_size, new_rank, new_size, color);

22// Finalize the new communicator

23MPI_Comm_free(&new_comm);

25// Finalize MPI

26MPI_Finalize();

28return 0;

Rodando com apenas 4 processos, temos a seguinte saída:

World Rank/Size: 0/4, New Rank/Size: 0/2, Color: 0

World Rank/Size: 1/4, New Rank/Size: 1/2, Color: 0

World Rank/Size: 2/4, New Rank/Size: 0/2, Color: 1

World Rank/Size: 3/4, New Rank/Size: 1/2, Color: 1

3.5.2 MPI_Group

Os grupos são conjuntos de processos que podem ser usados para criar comunicadores.

Exemplo 3.5.2.

Código 16: mpi_group.cpp

⬇

1// Initialize MPI

2MPI_Init(nullptr, nullptr);

4int world_size;

5MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &world_size);

6int world_rank;

7MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &world_rank);

9// Get the group of the world communicator

10MPI_Group world_group;

11MPI_Comm_group(MPI_COMM_WORLD, &world_group);

13// Create a new group for the first half of the ranks

14MPI_Group first_group;

15int ranks[world_size / 2];

16for (int i = 0; i < world_size / 2; ++i) {

17 ranks[i] = i; // Select the first half of the ranks

18}

19MPI_Group_incl(world_group, world_size / 2, ranks, &first_group);

20// Creat a new communicator from the first group

21MPI_Comm first_group_comm;

22MPI_Comm_create(MPI_COMM_WORLD, first_group, &first_group_comm);

25// Create a new group for the second half of the ranks

26MPI_Group second_group;

27for (int i = world_size / 2; i < world_size; ++i) {

28 ranks[i - world_size / 2] = i; // Select the second half of the ranks

29}

30MPI_Group_incl(world_group, world_size - world_size / 2, ranks, &second_group);

31// Create a new communicator from the second group

32MPI_Comm second_group_comm;

33MPI_Comm_create(MPI_COMM_WORLD, second_group, &second_group_comm);

35// Check if the communicators were created successfully

36int group_rank, group_size;

37if (first_group_comm != MPI_COMM_NULL) {

39 MPI_Comm_rank(first_group_comm, &group_rank);

40 MPI_Comm_size(first_group_comm, &group_size);

42 printf("World rank/size: %d/%d, First group rank/size: %d/%d\n",

43 world_rank, world_size, group_rank, group_size);

45} else if (second_group_comm != MPI_COMM_NULL) {

47 MPI_Comm_rank(second_group_comm, &group_rank);

48 MPI_Comm_size(second_group_comm, &group_size);

50 printf("World rank/size: %d/%d, Second group rank/size: %d/%d\n",

51 world_rank, world_size, group_rank, group_size);

53} else {

54 std::cout << "No new communicator created for rank " << world_rank << std::endl;

55}

57// Finalize the new communicator

58if (first_group_comm != MPI_COMM_NULL) {

59 MPI_Group_free(&first_group);

60 MPI_Comm_free(&first_group_comm);

61} else if (second_group_comm != MPI_COMM_NULL) {

62 MPI_Group_free(&second_group);

63 MPI_Comm_free(&second_group_comm);

64}

66// Finalize MPI

67MPI_Finalize();

69return 0;

Rodando com apenas 4 processos, temos a seguinte saída:

World rank/size: 0/4, First group rank/size: 0/2

World rank/size: 1/4, First group rank/size: 1/2

World rank/size: 2/4, Second group rank/size: 0/2

World rank/size: 3/4, Second group rank/size: 1/2

3.5.3 Exercícios

Em construção

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Pedro H A Konzen

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