Creacin de Procesos y Ejecucin

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SISTEMAS DISTRIBUIDOS Y PARALELOS -2006- Dto. de
informática UNSL Argentina
2
UNIDAD Nro. Pasaje de Mensajes 1
-Característica del Pasaje de Mensajes 2 -Máquina
Virtual Paralela (PVM) 3 -Programación Paralela
con Pasaje de Mensajes 4 -Message Passing
Interface (MPI)
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UNIDAD Nro. Pasaje de Mensajes (1era. Parte)
1-Características del Pasaje de
Mensajes 2-Máquina Virtual Paralela (PVM) 2.1-
Demonio PVM - Creación de Procesos 2.2- Opciones
de la librería (información, comunicación entre
pares de procesos, grupos de procesos,
comunicaciones colectivas, sincronización) 2.3-
Ejemplos
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PASAJE DE MENSAJES

• Modelo de Pasaje de Mensajes
• procesos que colaboran para resolver un problema
• espacios de memoria independientes
• coordinación y comunicación por medio de Mensajes
• Factible y apropiado
• en multiprocesadores
• en multicomputadores
• en redes de computadoras

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CARACTERÍSTICAS DEL PASAJE DE MENSAJES

• Programabilidad
• La tarea de programación es pesada ya que todos
  los detalles de distribución de datos,
  planificación y comunicación entre las tareas
  queda en manos del programador.
• Esta responsabilidad incluye el balance de carga,
  replicación de datos y mantenimiento de la
  coherencia
• Los programas de pasaje de mensajes son propensos
  a error y son difíciles de depurar

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CARACTERÍSTICAS DEL PASAJE DE MENSAJES

• Eficiencia
• Si el programador tiene suficiente tiempo para
  depurar su programa, puede lograr acercarse tanto
  como se pueda a una solución óptima (todo queda
  en manos del programador)
• En aplicaciones de intensivo cómputo, la
  eficiencia es la principal razón de la
  predominancia del pasaje de mensajes sobre la
  programación de memoria compartida

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CARACTERÍSTICAS DEL PASAJE DE MENSAJES

• Portabilidad
• Los programas se pueden ejecutar en SMP, Máqs.
  secuenciales y en Cluster de SMP

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ESTRUCTURA GENÉRICA

• Estructura Básica de un Algoritmo Paralelo PM
• 1º Reparto de tareas y datos
• 2º Procesamiento Paralelo
• 3º Reunión y Combinación ? Resultados
• Organización del Algoritmo Paralelo
• organización maestro-esclavos
• organización nodos iguales con líder
• Modelos de escritura de los programas
• modelo MPMD
• modelo SPMD

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CREACIÓN DE PROCESOS

• Existen dos métodos para crear y comenzar la
  ejecución de procesos
• 1) Creación Estática
• todos los procesos son especificados a priori
  de la ejecución
• el sistema ejecutará con un número fijo de
  procesos
• la creación se realiza a nivel de la línea de
  comando
• Ejemplo MPI

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CREACIÓN ESTÁTICA DE PROCESOS

• Modelo de ejecución es generalmente SPMD

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CREACIÓN DINÁMICA DE PROCESOS

• 2) Creación Dinámica
• los procesos pueden ser creados y sus ejecuciones
  iniciadas durante la ejecución de otros procesos
• los procesos pueden ser destruidos dinámicamente
• la creación y destrucción se realiza mediante
  constructores o llamadas a librerías que provean
  la funcionalidad paralela
• la creación y destrucción puede ser realizada
  condicionalmente, por lo que el número de
  procesos puede variar durante la ejecución de un
  programa
• Ejemplo PVM

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CREACIÓN DINÁMICA DE PROCESOS

• Modelo de ejecución es generalmente MPMD

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PASAJE DE MENSAJES

• Un pasaje de mensajes se basa en la siguientes
  formas básicas de primitivas o llamadas al
  sistema
• send(x, id_destino)
• recv(y, id_fuente)
• Estas llamadas son comunicaciones entre pares de
  procesos (pairwise).
• También se pueden establecer comunicaciones
  colectivas, entre un grupo de procesos

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OPCIONES DE PROGRAMACIÓN

• Diseñar y emplear un lenguaje de programación
  paralelo 'ad hoc'
• 2. Extender la sintaxis y las palabras reservadas
  de un lenguaje secuencial de alto nivel
• 3. Recurrir a un lenguaje secuencial de alto
  nivel proporcionando una librería de funciones
  para paso de mensajes.

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MAQUINA VIRTUAL PARALELA

• (PVM)

16
QUE ES LO NUEVO ?

• PVM es un programa que permite conectar máquinas
  heterogéneas, tanto paralelas como secuenciales,
  para que trabajen como un recurso computacional
  único.

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CARACTERISTICAS

• Heterogeneidad
• Escalabilidad
• Múltiple representación de datos
• Tolerancia ante fallos.

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La plataforma PVM se compone de dos partes

• Un demonio pvmd que provee la conectividad de
  la máquina
• Librerías con procedimientos que proveen la
  funcionalidad de pasaje de mensajes

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EL DEMONIO

• pvmd debe estar corriendo en todas las
  computadoras que constituyan la máquina virtual.
• Un usuario que desea ejecutar una aplicación PVM
  ejecuta primero el demonio en una única máquina,
  y éste se encarga de activar el resto de demonios
  de las máquinas que forman la PVM

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MAQUINA VIRTUAL PARALELA
Estación de trabajo
pvmd
Prog (.exe)
Estación de trabajo
Estación de trabajo
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LIBRERIA

• Control de procesos
• Crear, enviar y recibir mensajes
• Información del sistema
• Configuraciones dinámicas (añadir y eliminar
• 
  procesadores)
• Señalización
• Mensajes de error
• Empaquetar datos en mensajes
• Gestionar grupos de procesos

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Creación de Procesos y Ejecución

• Organización master - slave.
•  
• Comenzar un nuevo proceso PVM
• nrop pvm_spawn(tasks, argv, flag, where,
  ntasks, tids)
• Terminar un proceso PVM
• pvm_exit()
•  

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Información

• Conocer el ID de una tarea (proceso) PVM
• tid pvm_mytid() Retorna ident. de tarea
• tidp pvm_parent() Retorna ident. de
  proceso
• que hizo spawn o 0.

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Rutinas De Pasaje De Mensajes Básicas

•  
•  
• Los programas se comunican por pasaje de mensajes
• Para el envío y recepción de mensajes cada
  proceso dispone de buffers para realizar la
  operaciones
•  

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Enviar Un Mensaje

•   ? 3 pasos
• bufidpvm_initsend(PvmDataDefault) Requerir un
  Buffer
• info pvm_pkint(int np, int nitem, 1) Llenar
  el buffer
• info pvm_pkstr(char c) con
  los datos
• info pvm_pkfloat(float f, int nitem, 1)
  del mensaje
• info pvm_send(tid, msgtag)
  Enviar en mensaje

No Bloqueante
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Recibir Un Mensaje (1)

• ?2 pasos
•  bufid pvm_recv(tid, msgtag) Espera y recibe un
  mensaje
• Espera hasta que un mensaje con rótulo msgtag
  haya arribado
• desde tid
• Cuando el mensaje arriba se crea un nuevo buffer
  de recepción
• donde se ubica el mensaje
•  
• / Si msgtag es 1, recibe cualquier mensaje
  /
• / Si tid es 1, recibe desde cualquier
  fuente /

Bloqueante
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Recibir Un Mensaje

• info pvm_upkint(int np, int nitem, 1)
  Recuperar el mensaje
• info pvm_upkstr(char c) desde el buffer
• info pvm_upkfloat(float f, int nitem, 1)
• .....
• Buffer de datos activo de recepción puede
  contener
• múltiples tipos de datos (entero, flotante,
  double, char,
• byte, etc.)

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Recibir Un Mensaje(2)

• bufid pvm_nrecv(tid, msgtag) Recibe una
  mensaje
•  
• Si el mensaje requerido no ha arribado desde tid
  entonces retorna
• bufid 0
• Cuando el mensaje arriba se crea un nuevo buffer
  de recepción donde se
• ubica el mensaje
• / Si msgtag es 1, recibe cualquier mensaje /
• / Si tid es 1, recibe desde cualquier fuente
  /

No Bloqueante
29
Ejemplos
30
hello.c (1)

• include ltstdio.hgt
• include "pvm3.h"
• main()
• int i, cc, t, tid
• char buf100
• printf(Soy el proceso local tx\n",
  pvm_mytid())
• cc pvm_spawn("hello_other", (char)0, 0,
  "",1, tid)
• if (cc1)
• cc pvm_recv(-1, -1)
• pvm_upkstr(buf)
• printf( s\n",buf)
• else
• printf(No se puede comenzar
  hello_other\n)
• pvm_exit()
• exit(0)

31
hello_other.c (1)

• include "pvm3.h"
• main()
• int ptid
• char buf100
• ptid pvm_parent()
• strcpy(buf, "Hola mundo! desde ")
• gethostname(buf strlen(buf), 64)
• pvm_initsend(PvmDataDefault)
• pvm_pkstr(buf)
• pvm_send(ptid, 1)
• pvm_exit()
• exit(0)

32
hello.c (2)

• include ltstdio.hgt
• include "pvm3.h"
• main()
• int i, cc, t, tid
• char buf100
• printf(Soy el proceso local tx\n",
  pvm_mytid())
• cc pvm_spawn("hello_other", (char)0, 0,
  "",1, tid)
• if (cc1)
• cc pvm_recv(-1, -1)
• pvm_bufinfo(cc, (int)0, (int)0, t)
• pvm_upkstr(buf)
• printf(tx s\n", t,buf)
• else
• printf(No se puede comenzar
  hello_other\n)
• pvm_exit()
• exit(0)

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hello.c (3) completar!

• include ltstdio.hgt
• include "pvm3.h"
• main()
• int i, cc, t, tid10
• char buf100
• int ntask 4
• printf("Yo soy el proceso tx\n", pvm_mytid())
• cc pvm_spawn("hello_other", (char)0, 0,
  "",ntask, tid)
• /////
• pvm_bufinfo(cc, (int)0, (int)0, t)
• pvm_upkstr(buf)
• printf(desde tx s\n", t,buf)
• ////
• pvm_exit()
• exit(0)

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Grupos Dinámicos de procesos  

• Las tareas pueden formar grupos y subgrupos entre
  todos los procesos (procesadores virtuales)
• Una tarea crea o se reúne a un grupo
• name pvm_joingroup(char group)

35
Grupos Dinámicos de procesos  
36
Grupos Dinámicos de procesos  
name contiene la instancia dentro del grupo de
tareas
 


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Comunicación Colectiva

• Un mensaje puede ser distribuido a todos los
  miembros del grupo excepto a si mismo
• info pvm_bcast(char group, int msgtag)

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Sincronización

• Suponga que un grupo de procesos está computando
  valores y en algún punto debe esperar hasta que
  todos los procesos hayan alcanzado un punto de
  referencia en sus computaciones.
• El mecanismo básico que implementa esta situación
  se denomina barrier

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Sincronización

• info pvm_barrier(char group, int count)

40
Grupos Dinámicos de procesos  
Una tarea se retira de un grupo
 
info pvm_leavegroup(char group)