Шрифт:
void comm(MPI_Comm С);
mpi_stream &operator<<(int X);
mpi_stream &operator<<(float X);
mpi_stream &operator<<(string X);
mpi_stream &operator<<(vector<long> &X);
mpi_stream &operator<<(vector<int> &X),
mpi_stream &operator<<(vector<float> &X);
mpi_stream &operator<<(vector<string> &X);
mpi_stream &operator>>(int &X);
mpi_stream &operator>>(float &X);
mpi_stream &operator>>(string &X);
mpi_stream &operator>>(vector<long> &X);
mpi_stream &operator>>(vector<int> &X);
mpi_stream &operator>>(vector<float> &X);
mpi_stream &operator>>(vector<string> &X);
//. . .
};
Для того чтобы сократить описание, мы объединили классы impi _stream и ompi _stream в единый класс mpi _stream. И точно так же, как классы istream и ostream перегружают операторы "<<" и ">>", мы обеспечим их перегрузку в классе mpi_stream. В листинге 9.7 показано, как можно определить эти перегруженные операторы:
// Листинг 9.7. Определение операторов и **»*
//. . .
mpi_stream &operator<<(string X) {
MPI_Send(const_cast<char*>(X.data),X.size,
MPI__CHAR, Rank, Tag, Comm) ; return(*this);
}
// Упрощенное управление буфером, mpi_stream &operator<<(vector<long> &X) {
long *Buffer;
Buffer = new long[X.size]; copy(X.begin,X.end,Buffer);
MPI_Send(Buffer,X.size,MPI_LONG,Rank,Tag,Comm); delete Buffer; return(*this);
}
// Упрощенное управление буфером, mpi_stream &operator>>(string &X) {
char Buffer[10000];
MPI_Recv(Buffer,10000,MPI_CHAR,Rank,Tag,Comm, &Status); MPI_Get_count(&Status,MPI_CHAR,&BufferCount); X.append(Buffer); return(*this);
}
Назначение класса mpios в листинге 9.7 такое же, как у класса ios в семействе классов iostream, а именно: поддерживать состояние класса mpi_stream. Все типы данных, которые должны использоваться в ваших MPI-приложениях, должны иметь операторы "<<" и ">>", перегруженные с учетом каждого типа данных. Здесь мы продемонстрируем несколько простых перегруженных операторов. В каждом случае мы представляем упро щ енный вариант управления буфером. На практике необходимо прелусмотреть обработку исключений (на базе шаблонных классов) и распределение памяти (на базе классов-распределителей ресурсов). В листинге 9.7 обратите внимание на то, что класс mpios содержит коммуникатор, статус класса mpi_stream, номер буфера и значение ранга или тега (это — лишь одна из возможных конфигураций класса mpi_stream— существует множество других). После того как класс mpi_stream определен, его можно использовать в любой MPI-программе. Взаимодействие между MPI-задачами может быть организовано следую щ им образом.
//. . .
int X; float Y;
vector<float> Z;
mpi_s tream S tream (Rank, Tag, MPI_WORLD_COMM) ;
Stream « X << Z; Stream << Y;
//...
Stream >> Z;
Такой подход позволяет программисту, поддерживал потоковое пре д ставление, упростить МРТко д. Безусловно, в опре д еление операторов "<<" и ">>" необходимо включить соответствующую проверку ошибок и обработку исключительных ситуаций.
Резюме
Реализация SPMD- и MPMD-моделей параллелизма во многом выигрывает от использования шаблонов и механизма полиморфизма. Несмотря на то что MPT интерфейс включает средства динамического С++-связывания, в нем не используются преимущества методов объектно-ориентированного программирования. Это создает определенные трудности для разработчиков, использующих стандарт MPI. Для упрощения MPMD-программирования можно успешно использовать такие свойства объ-ектноориентированного программирования, как наследование и полиморфизм. Параметризованное программирование, которое поддерживается с помощью C++-шаблонов, позволяет упростить SPMD-программирование MPI-задач. Разделение работы программы между объектами — это естественный способ реализовать параллелизм в приложении. Для того чтобы облегчить взаимодействие между группами объектов, характеризующимися различной степенью ответственности за выполняемую работу, семейства объектов в MPI-приложении можно связать с коммуникаторами. Для поддержки потокового представления используется перегрузка операторов. Применение методов объектно-ориентированного и параметризованного программирования в рамках одного и того же MPI-приложения является воплощением муль-типарадигматического подхода, который упрощает код и во многих случалх уменьшает его объем. Тем самым упрощается отладка программ, их тестирование и поддержка. МРТзадачи, реализованные с помощью шаблонных функций, характеризуются более высокой надежностью при использовании различных типов данных, чем отдельно определенные функции с последующим обязательным выполнением операции приведения типа.
Визуализация проектов параллельных и распределенных систем
Мысл и, н е оформле нн ые в словес н ую о б олочку, — это впол н е обыч н ое явле ни е. Наш и и де и часто воз ни каю т н а уров н е ощуще нии. Мы вдруг нач ин аем чувс т вова т ь прав и ль н ос т ь реше ни я проблем, н ад ко т орым и б и л и сь долгое время, и т олько по т ом решаемся о б оз н ач ит ь и х н а т ом и л и ин ом языке... Оче н ь м н ого и дей пр и ходя т н ам в головы в бессловес н ой форме... О. Коэхлер (О. Koehler), The Ability of Birds to Count