MPICH与OpenMPI

时间:2010-03-11 17:58:20

标签: mpi hpc openmpi

有人可以详细说明MPI的OpenMPI和MPICH实现之间的差异吗? 哪两个是更好的实现?

5 个答案:

答案 0 :(得分:131)

目的

首先,重要的是要认识到MPICH和Open-MPI是如何不同的,即它们被设计成满足不同的需求。 MPICH应该是最新MPI标准的高质量参考实现,并且是衍生实现的基础,以满足特殊用途需求。 Open-MPI针对常见情况,包括使用和网络管道。

支持网络技术

Open-MPI记录了他们的网络支持here。 MPICH在随每个版本分发的自述文件中列出此信息(例如,this用于3.2.1)。请注意,由于Open-MPI和MPICH都支持OFI(也称为libfabric)网络层,因此它们支持许多相同的网络。但是,libfabric是一个多方面的API,因此并非每个网络都支持相同(例如MPICH具有基于OFI的IBM Blue Gene / Q实现,但我并不知道Open-中的等效支持MPI)。然而,基于OFI的MPICH和Open-MPI实现正在共享存储器,以太网(通过TCP / IP),Mellanox InfiniBand,Intel Omni Path以及其他可能的网络。 Open-MPI也支持这些网络和其他网络(即中间没有OFI)。

过去,关于MPICH的常见抱怨是它不支持InfiniBand,而Open-MPI则支持。然而,MVAPICH和英特尔MPI(以及其他) - 两者都是MPICH衍生产品 - 支持InfiniBand,因此如果愿意将MPICH定义为" MPICH及其衍生产品,那么MPICH具有极其广泛的网络支持,包括InfiniBand和Cray Seastar,Gemini和Aries以及IBM Blue Gene(/ L,/ P和/ Q)等专有互连。 Open-MPI还支持Cray Gemini互连,但Cray不支持其使用。最近,MPICH通过netmod(现已弃用)支持InfiniBand,但MVAPICH2进行了广泛的优化,使其成为几乎所有情况下的首选实现。

最新MPI标准的功能支持

硬件/平台支持的正交轴是MPI标准的覆盖范围。这里MPICH通常远远优越。 MPICH是MPI标准的每一个版本的第一个实现,从MPI-1到MPI-3。 Open-MPI最近才支持MPI-3,我发现一些MPI-3功能在某些平台上有些错误(当然,MPICH不是没有bug的,但是MPI-3功能中的错误已经不那么常见了。) / p>

从历史上看,Open-MPI尚未对MPI_THREAD_MULTIPLE提供全面支持,这对某些应用程序至关重要。它可能在某些平台上得到支持,但通常不能被认为是有效的。另一方面,MPICH多年来一直对MPI_THREAD_MULTIPLE提供全面的支持,尽管实施并不总是高性能(参见"Locking Aspects in Multithreaded MPI Implementations"进行一次分析)。

Open-MPI 1.x中破坏的另一个功能是片面通信,即RMA。这最近已被修复,我发现,作为这些功能的一个非常重要的用户,他们通常在Open-MPI 3.x中运行良好(参见例如ARMCI-MPI test matrix in Travis CI,结果显示RMA使用这两种实现,至少在共享内存中。我在Intel Omni Path上看到了类似的积极结果,但没有测试过Mellanox InfiniBand。

流程管理

Open-MPI过去非常优越的一个领域是流程经理。旧的MPICH发射(MPD)很脆弱且难以使用。幸运的是,它已被弃用多年(有关详细信息,请参阅MPICH FAQ entry)。因此,由于MPD而对MPICH的批评是虚假的。

Hydra流程管理器相当不错,具有与ORTE(在Open-MPI中)类似的可用性和功能集,例如:两者都支持HWLOC以控制进程拓扑。有报道称,Open-MPI流程的启动速度比MPICH衍生工具更快,适用于大型工作(1000多个流程),但由于我不具备这方面的第一手经验,因此我不愿意提出任何结论。此类性能问题通常是特定于网络的,有时甚至是特定于机器的。

我发现Open-MPI在使用带有VPN的MacOS时更加强大,即由于主机名解析问题,MPICH可能会在启动时挂起。由于这是一个错误,这个问题将来可能会消失。

二进制可移植性

虽然MPICH和Open-MPI都是可以在各种平台上编译的开源软件,但是二进制形式的MPI库或与之相关的程序的可移植性通常很重要。

MPICH及其许多衍生产品支持ABI兼容性(website),这意味着库的二进制接口是常量,因此可以使用mpi.h从一个实现进行编译,然后运行另一个实现。即使在多个版本的库中也是如此。例如,我经常在运行时编译Intel MPI但LD_PRELOAD是MPICH的开发版本。 ABI兼容性的一大优势是ISV(独立软件供应商)可以发布仅针对MPICH家族的一个成员编译的二进制文件。

ABI不是唯一的二进制兼容类型。上述场景假设用户在任何地方使用相同版本的MPI启动程序(通常为mpirunmpiexec及其计算节点守护程序)和MPI库。容器的情况不一定如此。

虽然Open-MPI不承诺ABI兼容性,但他们在支持容器方面投入了大量资金(docsslides)。这需要非常谨慎地维护不同版本的MPI启动程序,启动程序守护程序和MPI库之间的兼容性,因为用户可以使用比容器支持中的启动程序守护程序更新版本的MPI启动程序启动作业。在没有仔细关注启动器界面稳定性的情况下,除非启动器的每个组件的版本兼容,否则容器作业将不会启动。这不是一个不可逾越的问题:

  

例如,Docker世界使用的解决方法是将基础架构与应用程序一起容纳。换句话说,您在容器中包含MPI守护程序与应用程序本身,然后要求所有容器(包括mpiexec)具有相同的版本。这可以避免此问题,因为您不再拥有跨版本的基础架构操作。

我承认Open-MPI团队的Ralph Castain向我解释了容器问题。紧接在前的报价是他的。

特定于平台的比较

以下是我在逐个平台上的评估:

  • Mac OS:Open-MPI和MPICH都应该可以正常工作。要获得MPI-3标准的最新功能,您需要使用最新版本的Open-MPI,可从Homebrew获得。如果您在Mac笔记本电脑上运行,没有理由考虑MPI性能。

  • 带共享内存的Linux:Open-MPI和MPICH都可以正常工作。如果你想要一个支持所有MPI-3或MPI_THREAD_MULTIPLE的发行版,你可能需要MPICH,除非你自己构建Open-MPI,因为例如Ubuntu 16.04仅通过APT提供古代版本1.10。我不知道这两个实现之间有任何显着的性能差异。如果操作系统允许,它们都支持单拷贝优化。

  • 使用Mellanox InfiniBand的Linux:使用Open-MPI或MVAPICH2。如果您想要支持所有MPI-3或MPI_THREAD_MULTIPLE的发行版,您可能需要MVAPICH2。我发现MVAPICH2表现非常好,但还没有与InfiniBand上的OpenMPI进行直接比较,部分原因是性能对我来说最重要的功能(RMA又称片面)已在Open-MPI中被打破了过去。

  • 采用Intel Omni Path(或其前身,True Scale)的Linux:我在这些系统上使用了MVAPICH2,Intel MPI,MPICH和Open-MPI,而且一切正常。英特尔MPI倾向于最优化,而Open-MPI提供了开源实现的最佳性能,因为它们具有优化的基于PSM2的后端。关于如何构建不同的开源实现,我有一些notes on GitHub,但这些信息很快就过时了。

  • Cray或IBM超级计算机:MPI自动安装在这些机器上,在两种情况下都基于MPICH。在Cray XC40(here)上使用OFI,Cray XC40上的英特尔MPI(here)使用OFI进行MPICH演示,使用OFI对蓝色基因/ Q进行MPICH({{3使用OFI和uGNI(here)在Cray XC40上使用Open-MPI,但这些都不是供应商支持的。

  • Windows:除了Linux VM之外,我认为在Windows上运行MPI毫无意义,但Microsoft MPI和Intel MPI都支持Windows并且基于MPICH。我听说过使用here成功构建MPICH或Open-MPI的报告,但没有个人经验。

注释

在完全披露中,我目前在英特尔从事研究/寻路工作(即我不参与任何英特尔软件产品),之前曾在阿贡国家实验室工作了五年,在那里我与MPICH团队进行了广泛的合作。

答案 1 :(得分:11)

如果您进行开发而不是生产系统,请使用MPICH。 MPICH有内置调试器,而Open-MPI上次没有检查过。

在制作中,Open-MPI最有可能更快。但是,您可能希望研究其他替代方案,例如英特尔MPI。

答案 2 :(得分:10)

我同意上一张海报。尝试两者查看您的应用程序运行速度更快,然后将其用于生产。它们都符合标准。如果它是你的桌面也没关系。 OpenMPI在Macbook上开箱即用,MPICH似乎更适合Linux / Valgrind。它在你和你的工具链之间。

如果是生产群集,则需要进行更广泛的基准测试,以确保它针对您的网络拓扑进行了优化。在生产集群上配置它将是您在RTFM时间方面的主要区别。

答案 3 :(得分:6)

两者都符合标准,因此从正确的角度来看,使用哪个都无关紧要。除非您需要某些功能(例如特定的调试扩展),然后对两者进行基准测试,并选择硬件上的应用程序更快的功能。还要考虑其他可能提供更好性能或兼容性的MPI实现,例如MVAPICH(可以具有最佳InfiniBand性能)或Intel MPI(广泛支持的ISV)。惠普努力让他们的MPI获得了大量的ISV代码,但我不确定它在被销售到平台之后是如何发展的......

答案 4 :(得分:1)

根据我的经验,OpenMPI支持的一个很好的功能,但MPICH不是进程关联性。例如,在OpenMPI中,使用-npersocket可以设置每个套接字上启动的排名数。此外,当您想要将核心排名到核心或超额预订时,OpenMPI的rankfile非常方便。

最后,如果你需要控制排名到核心的映射,我肯定会建议使用OpenMPI编写和编译你的代码。