Módulo 3 - Rotinas de Comunicação

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Curso MPI - Módulo 3
Rotinas de Comunicação 
Carla Osthoff
Rotinas de Comunicação 
básicas.
• Existem duas rotinas básicas para 
fazer a troca de mensagens entre 
dois processadores, MPI_SEND e 
MPI_RECV,
• Estas rotinas permitem a troca de 
mensagem de forma bloqueante.
Apostila pg.14Apostila pg.14
Rotinas bloqueantes
• Não deixam o programa seguir 
em frente enquanto não 
obtiverem confirmação do 
recebimento da mensagem. 
MPI_Send
• Rotina básica para envio de 
mensagens no MPI, utiliza o 
modo de comunicação "blocking 
send" (envio bloqueante).
• Após o retorno, libera o "system 
buffer" e permite o acesso ao 
"application buffer”.
MPI_Send(&outmsg, 1, 
MPI_CHAR, dest, tag, 
MPI_COMM_WORLD);
• 1º: Endereço do dado a ser 
transmitido 
• 2º: Número de itens a ser enviado 
• 3º: Tipo de Dados 
• 4º: Destino 
• 5º: Comunicador 
MPI_Recv
• Rotina básica para o recebimento 
de mensagens no MPI, utiliza o 
modo de comunicação "blocking 
recv".
• Após o retorno, libera o "system 
buffer" e permite o acesso ao 
"application buffer". 
MPI_Recv(&inmsg, 1, MPI_CHAR, 
source, tag, MPI_COMM_WORLD, 
&Stat);
1º: Endereço do dado a ser 
transmitido 
2º: Número de itens a ser enviado 
3º: Tipo de Dados 
4º: Destino 
5º: Comunicador 
6º: Status da mensagem 
teste02
• EXEMPLO COM SEND E RECEIVE 
BLOQUEANTES
• Processo 0 envia mensagem para o 
processo 1 e espera pela mensagem de 
recebimento.
OPERAÇÕES PONTO A PONTO
• As operações MPI ponto a ponto 
geralmente envolvem operações 
de troca de mensagens entre 
dois processos distintos. 
• Enquanto um processo realiza 
uma operação de envio o outro 
processo realiza uma operação 
de recebimento da mensagem. 
Apostila pg.15Apostila pg.15
• Envio Síncrono
• Envio bloqueante /recebimento 
bloqueante
• Envio não-bloqueante / 
recebimento não-bloqueante.
• Enviar com Buffer
• Enviar / receber combinado
Rotinas envio/recebimento
Rotinas envio/recebimento
• Qualquer tipo de rotina de envio 
pode ser emparelhado com 
qualquer tipo de rotina de 
recebimento.
Rotinas envio/recebimento
• MPI também fornece várias 
rotinas associadas a operações 
de enviar / receber , tais como as 
utilizadas para esperar por uma 
mensagem “probe” ou para 
descobrir se uma mensagem 
chegou.
Buffering
Antes de descrevermos estas 
rotinas necessitamos definir 
o conceito de buffering.
Problema 1
• Ocorre um envio da operação 
Send no processo A, antes da 
operação Recv do processo B 
estar pronta para receber 
Problema 2
• Múltiplas mensagens de 
recebimento chegam a um 
mesmo processo que só pode 
receber uma mensagem por vez
• As mensagens em estado de 
espera necessitam ser alocadas 
em algum lugar do sistema. 
Buffering
Buffer do Sistema
Processador 1
Processo A
Send
Buffer do Sistema
Processador 2
Processo B
Recv
dado
dado
dado
REDE
Apostila pg.16Apostila pg.16
Buffering
• Observamos que o tratamento do 
recebimento é realizado pela 
implementação MPI (e não pelo 
padrão MPI). 
• Normalmente, a implementação 
reserva uma área no buffer do 
sistema para armazenar os dados 
em trânsito. 
Buffer da aplicação
• O padrão MPI também permite ao 
usuário a possibilidade de 
gerenciar um espaço de buffer 
dentro da aplicação.
MPI_Isend
• Identifica uma área na memória 
para ser utilizada como buffer 
para o envio das mensagens. 
• A execução do programa 
continua sem esperar que a 
mensagem seja copiada do buffer 
da aplicação para o sistema. 
MPI_Isend
• A instrução de comunicação devolve 
uma mensagem com um status 
pendente. 
• O programa não deve alterar o buffer 
até que as rotinas de teste de 
recebimento tais como a rotina 
MPI_Wait ou a rotina MPI_Test 
indiquem o término do envio
MPI_Irecv
• Identifica uma área na memória 
para ser utilizada como buffer de 
recebimento das mensagens. 
MPI_Irecv
• O programa segue o 
processamento imediatamente 
após o recebimento da 
mensagem sem esperar que a 
mensagem recebida seja copiada 
para o buffer do aplicativo.
MPI_Irecv
• A instrução de comunicação 
devolve uma mensagem com 
status pendente.
• O programa deve utilizar as 
chamadas para MPI_Wait ou 
MPI_Test para determinar se a 
operação foi concluída.
MPI_Wait
• Fica em estado de espera 
bloqueante até que a operação 
seja concluída. 
• Para o caso de várias operações 
bloqueantes, o programador pode 
especificar os parâmetros 
“nenhum, alguns ou todos”.
teste03
• EXEMPLO DE ROTINA COM 
SEND E RECEIVE NÃO 
BLOQUEANTES
Apostila pg.18Apostila pg.18
Mensagens bloqueantes Versus 
não-bloqueantes
• A maior parte das rotinas MPI 
ponto a ponto podem ser 
utilizadas seja no modo 
bloqueante, seja no modo não 
bloqueante. 
Apostila pg.18Apostila pg.18
Mensagens Bloqueantes
• Uma rotina bloqueante só irá 
prosseguir após estar segura 
de que o buffer da aplicação 
está livre para ser reutilizado.
Mensagens Bloqueantes
• Seguro significa que as 
modificações não afetarão os 
dados destinados ao processo de 
recebimento. 
• Seguro não implica que os dados 
foram efetivamente recebidos – 
os dados podem estar 
armazenados em um buffer do 
sistema
Mensagens Bloqueantes
• Um envio bloqueante pode ser 
sincronizado, o que significa que 
existe a ocorrência de um 
handshaking entre o processo de 
recebimento para confirmar que o 
envio foi realizado. 
Mensagens Bloqueantes
• Um envio bloqueante pode ser 
assíncrono se um buffer do 
sistema for utilizado para 
armazenar os dados para um 
eventual envio. 
Mensagens Bloqueantes
• Um recebimento bloqueante só 
recebe o "retorno" depois que o 
dado já chegou na aplicação 
destino e está pronto para ser 
utilizado pelo programa
Mensagens Não Bloqueantes
• As rotinas de envios e 
recebimentos não-bloqueantes se 
comportam de forma semelhante
• Elas retornam quase 
imediatamente. 
Mensagens Não Bloqueantes
• Elas não esperam pelos eventos 
de confirmação para prosseguir, 
tal como a cópia da mensagem 
do buffer do sistema para o buffer 
da aplicação ou da chegada da 
mensagem.
Mensagens Não Bloqueantes
• Fazem um "pedido" a biblioteca 
MPI para realizar a operação 
quando este estiver disponível. 
• O usuário não pode prever 
quando isso acontecerá. 
Mensagens Não Bloqueantes
• Não é seguro modificar o buffer 
da aplicação até que se tenha a 
confirmação de que a operação 
foi efetivamente realizado pela 
biblioteca. 
• Para isto a biblioteca MPI fornece 
operações de espera, chamadas 
de wait.
Mensagens Não Bloqueantes
• Observamos que as 
comunicações não-bloqueantes 
são usadas principalmente para 
sobrepor comunicação com 
computação e explorar possíveis 
ganhos de desempenho 
Ordenação
• MPI garante que as mensagens 
não irão ultrapassar umas às 
outras. 
Apostila pg.19Apostila pg.19
Ordenação
• Se um remetente envia duas 
mensagens (Mensagem 1 e 
Mensagem 2) sucessivamente 
para o mesmo destino
• A operação irá receber a 
Mensagem 1 antes de receber a
Mensagem 2. 
Ordenação
• Se um receptor recebe duas 
mensagens ( Recebimento 1 e 
Recebimento 2), sucessivamente, 
com o mesmo endereço a 
mensagem de recebimento 1 
será recebida antes da 
mensagem 2. 
Equidade
• Cabe ao programador evitar uma 
situação de "starvation", ou seja, 
uma operação em estado de 
espera eterno. 
Apostila pg.19Apostila pg.19
Equidade
• No caso de dois processos 
enviarem uma mensagem 
concorrente para um terceiro 
processo, apenas um dos envios 
será completado, ou seja, 
chegará ao seu destino final.
	Curso MPI - Módulo 3
	Rotinas de Comunicação básicas.
	Rotinas bloqueantes
	MPI_Send
	Slide Number 5
	MPI_Recv
	Slide Number 7
	teste02
	OPERAÇÕES PONTO A PONTO 
	Rotinas envio/recebimento
	Rotinas envio/recebimento
	Rotinas envio/recebimento
	Buffering
	Problema 1
	Problema 2
	Buffering
	Buffering
	Buffer da aplicação
	MPI_Isend
	MPI_Isend
	MPI_Irecv 
	MPI_Irecv
	MPI_Irecv
	MPI_Wait 
	teste03
	Mensagens bloqueantes Versus não-bloqueantes 
	Mensagens BloqueantesMensagens Bloqueantes
	Mensagens Bloqueantes
	Mensagens Bloqueantes
	Mensagens Bloqueantes
	Mensagens Não Bloqueantes
	Mensagens Não Bloqueantes
	Mensagens Não Bloqueantes
	Mensagens Não Bloqueantes
	Mensagens Não Bloqueantes
	Ordenação 
	Ordenação
	Ordenação
	Equidade 
	Equidade