Question

据我所知，一个主进程向所有其他进程发送消息。返回的所有其他进程都会向主进程发送消息。这是否足以让障碍工作？如果没有，那还需要什么？

Answer 1

我们来看看OpenMPI's implementation of barrier。虽然其他实现可能略有不同，但一般的通信模式应该是相同的。

首先要注意的是，MPI的障碍没有设置成本：到达MPI_Barrier呼叫的进程将阻止，直到该组的所有其他成员也呼叫MPI_Barrier。请注意，MPI不要求他们拨打相同的电话，只需要拨打MPI_Barrier。因此，由于每个进程已经知道组中的节点总数，因此不需要分发其他状态来初始化呼叫。

现在，让我们看看一些代码：

/*
 * Copyright (c) 2004-2005 The Trustees of Indiana University and Indiana
 *                         University Research and Technology
 *                         Corporation.  All rights reserved.
 * Copyright (c) 2004-2005 The University of Tennessee and The University
 *                         of Tennessee Research Foundation.  All rights
 *                         reserved.
 * Copyright (c) 2004-2005 High Performance Computing Center Stuttgart, 
 *                         University of Stuttgart.  All rights reserved.
 * Copyright (c) 2004-2005 The Regents of the University of California.
 *                         All rights reserved.
 * Copyright (c) 2012      Oak Ridge National Labs.  All rights reserved.
 * [...]
 */

[...]

/*
 *  barrier_intra_lin
 *
 *  Function:   - barrier using O(N) algorithm
 *  Accepts:    - same as MPI_Barrier()
 *  Returns:    - MPI_SUCCESS or error code
 */
int
mca_coll_basic_barrier_intra_lin(struct ompi_communicator_t *comm,
                                 mca_coll_base_module_t *module)
{
    int i;
    int err;
    int size = ompi_comm_size(comm);
    int rank = ompi_comm_rank(comm);

首先，所有节点（除了排名为0的节点，根节点除外）发送一个通知，表明它们已经到达根节点的屏障：

    /* All non-root send & receive zero-length message. */

    if (rank > 0) {
        err =
            MCA_PML_CALL(send
                         (NULL, 0, MPI_BYTE, 0, MCA_COLL_BASE_TAG_BARRIER,
                          MCA_PML_BASE_SEND_STANDARD, comm));
        if (MPI_SUCCESS != err) {
            return err;
        }

之后，他们阻止等待来自root的通知：

        err =
            MCA_PML_CALL(recv
                         (NULL, 0, MPI_BYTE, 0, MCA_COLL_BASE_TAG_BARRIER,
                          comm, MPI_STATUS_IGNORE));
        if (MPI_SUCCESS != err) {
            return err;
        }
    }

根节点实现通信的另一端。首先它会阻塞，直到它收到n-1个通知（组中的每个节点都有一个，除了他自己，因为他已经在屏障调用中了）：

else {
        for (i = 1; i < size; ++i) {
            err = MCA_PML_CALL(recv(NULL, 0, MPI_BYTE, MPI_ANY_SOURCE,
                                    MCA_COLL_BASE_TAG_BARRIER,
                                    comm, MPI_STATUS_IGNORE));
            if (MPI_SUCCESS != err) {
                return err;
            }
        }

一旦所有通知到达，它就会发出每个节点都在等待的消息，表明每个人都已经到达障碍，之后它会自行离开屏障：

        for (i = 1; i < size; ++i) {
            err =
                MCA_PML_CALL(send
                             (NULL, 0, MPI_BYTE, i,
                              MCA_COLL_BASE_TAG_BARRIER,
                              MCA_PML_BASE_SEND_STANDARD, comm));
            if (MPI_SUCCESS != err) {
                return err;
            }
        }
    }

    /* All done */

    return MPI_SUCCESS;
}

因此，通信模式首先是从所有节点到根节点的n:1，然后是从根节点到所有节点的1:n。为了避免带有请求的根节点过载，OpenMPI允许使用基于树的通信模式，但基本思想是相同的：所有节点在进入屏障时通知根，而根聚合结果并在通知后通知每个人准备继续。

Answer 2

不，这还不够。一旦主进程向所有其他进程发送消息通知它已到达障碍，并且所有其他进程已响应以说它们也已到达障碍，则只有主进程知道所有进程已到达障碍。在这种情况下，需要从主服务器到其他进程的另一条消息。

我对任何图书馆中MPI障碍的实际实施没有任何说法，特别是我并不是说在实践中使用了所概述的消息序列，只是理论上存在缺陷。

如何在消息传递系统中实现屏障？

2 个答案: