Wie kann die MPI-Kommunikation für die knotenübergreifende gemeinsame Nutzung von 2D-Array-Daten optimiert werden?

MPI-Kommunikation zur gemeinsamen Nutzung von 2D-Array-Daten über Knoten hinweg

Beim Parallelrechnen ist es häufig erforderlich, Daten auf mehrere Knoten zu verteilen, um die Leistung zu optimieren . In diesem Fall besteht das Ziel darin, ein 2D-Array mithilfe von MPI zu senden und zu empfangen, um Berechnungen auf vier Knoten aufzuteilen und zu verarbeiten.

Vorgeschlagener Ansatz

Der anfängliche Ansatz umfasst das Senden Kantenwerte zwischen benachbarten Knoten mittels MPI_SEND und MPI_RECEIVE. Beispielsweise sendet Knoten 0 Kantendaten an Knoten 1 und empfängt Daten von Knoten 1, während ähnliche Vorgänge zwischen anderen Knoten stattfinden.

Überarbeiteter Ansatz

Der vorgeschlagene Ansatz kann durch die Optimierung von Datenstrukturen und Kommunikationsmustern verbessert werden. Durch die Zuweisung von Arrays als zusammenhängende Blöcke wird das Senden und Empfangen ganzer 2D-Arrays vereinfacht. Anstelle von MPI_Barriers wird empfohlen, blockierende Sende- und Empfangsvorgänge zu verwenden. Der folgende Code veranschaulicht diesen überarbeiteten Ansatz:

if (myrank == 0) {
    MPI_Send(&(A[0][0]), N*M, MPI_INT, 1, tagA, MPI_COMM_WORLD);
    MPI_Recv(&(B[0][0]), N*M, MPI_INT, 1, tagB, MPI_COMM_WORLD, &status);
} else if (myrank == 1) {
    MPI_Recv(&(A[0][0]), N*M, MPI_INT, 0, tagA, MPI_COMM_WORLD, &status);
    MPI_Send(&(B[0][0]), N*M, MPI_INT, 0, tagB, MPI_COMM_WORLD);
}

Alternative Ansätze

Weitere zu berücksichtigende Techniken sind:

• MPI_Sendrecv : Eine einzelne Funktion, die Sende- und Empfangsvorgänge kombiniert und erhöht Effizienz.
• Nicht blockierendes Senden und Empfangen: Asynchrone Kommunikation, die es Prozessen ermöglicht, die Berechnung fortzusetzen, während Daten übertragen werden.

Optimierung zur Vermeidung von Deadlocks

Auf Kommunikationsmuster sollte sorgfältig geachtet werden, um Blockaden zu vermeiden. Bei dem vorgeschlagenen Ansatz muss unbedingt sichergestellt werden, dass Prozesse nicht endlos auf Daten von anderen Knoten warten. Das Blockieren von Sende- und Empfangsvorgängen hilft, solche Situationen zu verhindern.

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