Um Visualizador de Carga de Rede para um Cluster que utiliza a biblioteca MPI

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1 Universidade Federal do Espírito Santo Centro Tecnológico Curso de Ciência da Computação Projeto de Graduação Um Visualizador de Carga de Rede para um Cluster que utiliza a biblioteca MPI Ricardo de Magalhães Simões

2 Vitória ES 09/2003 Ricardo de Magalhães Simões Um Visualizador de Carga de Rede para um Cluster que utiliza a biblioteca MPI Monografia apresentada para a obtenção do grau de Bacharel em Ciência da Computação, pela Universidade Federal do Espírito Santo

3 Vitória ES 09/2003 Ricardo de Magalhães Simões Um Visualizador de Carga de Rede para um Cluster que utiliza a biblioteca MPI Comissão Examinadora Prof. Msc Sérgio A. Andrade de Freitas Prof. Dr. Neyval Costa Reis Junior Prof. Dra. Lúcia Catabriga

4 Dedicatória A Deus, por todas as bênçãos recebidas durante o curso, e principalmente pela proteção e inspiração para a conclusão. A minha família pelo apoio que me deram para a conclusão dos meus estudos.

5 Agradecimentos Ao professor Sérgio A. Andrade de Freitas, por toda atenção e paciência que teve comigo nesse trabalho. Pela ajuda prestada na elaboração desta monografia.

6 SUMÁRIO Resumo Introdução Arquitetura Paralela Modelos de Arquitetura Cluster de Computadores Cluster Beowulf Configuração de um Cluster Monitor de Funcionamento Controlador de Temperatura Gerenciador de Processos Monitor de Rede A Biblioteca MPI A Arquitetura do Sistema MPI Funcionamento do MPI Grupos de Processos Contexto da Comunicação Comunicador Utilização da Biblioteca MPI Inicialização Leitura da quantidade de processos e a identificação de cada processo no cluster Finalização Passagem de Mensagem Categorias de Funções Funções Bloqueantes na comunicação ponto a ponto entre processos Funções Não Bloqueantes na comunicação ponto a ponto entre processos Funções Bloqueantes na Comunicação Coletiva Funcionamento do MPI_SPY Alterações feitas na biblioteca MPI Definição da Mensagem a ser enviada Momento do Envio da Mensagem do Programa MPI para o SPY_Server Interceptando a Instrução mpirun Interceptando a Instrução MPI_Init Interceptando a Instrução MPI_Send Interceptando a Instrução MPI_Recv Interceptando a Instrução MPI_Finalize Comportamento da aplicação MPI durante o envio da instrução36

7 4.2 Funcionamento do SPY_Server Momento do Envio da Mensagem do SPY_Server para o SPY_View Modo de Funcionamento do SPY_View Recebendo uma mensagem do SPY_Server Processamento da Mensagem no SPY_View Implementação do MPI_SPY Implementação das alterações na biblioteca MPI Alteração do comando mpirun Mensagem indicando o início do programa MPI no cluster Mensagem indicando o fim do programa MPI no cluster Alteração da função MPI_Init Alteração da função MPI_Send Alteração da função MPI_Recv Alteração da função MPI_Finalize Implementação do SPY_Server Recebimento da mensagem do programa MPI Controle do limite de conexões Envio do mensagem para o SPY_View Implementação do SPY_View Recebimento da Mensagem do SPY_Server Processamento da mensagem recebida Atualização da tela do SPY_View Funcionamento da célula do SPY_View Ativação da célula ao receber a instrução MPI_Init Ativação da célula ao receber a instrução MPI_Send Ativação da célula ao receber a instrução MPI_Recv Ativação da célula ao receber a instrução MPI_Finalize Geração do Log Finalização da leitura das mensagens vindas do SPY_Server Visualização do log de mensagens de cada processo Conclusão e trabalhos futuros Referências bibliográficas Apêndice A - Instalação Apêndice B - Utilização... 73

8 FIGURAS Figura 2.1: Cluster Beowulf... 5 Figura 3.1: Organização da arquitetura de execução MPI Figura 3.2: Distribuição dos processos MPI em um cluster (a) e em uma máquina (b) Figura 3.3: Contexto de uma aplicação MPI Figura 3.4: Passagem de Mensagem Bloqueante (a) e Passagem de Mensagem Não Bloqueante (b) Figura 3.5: Exemplo do funcionamento da instrução MPI_Bcast Figura 3.6: Exemplo do funcionamento da instrução MPI_Gather Figura 3.7: Exemplo de funcionamento da instrução MPI_Allgather Figura 3.8: Exemplo de funcionamento da instrução MPI_Scatter Figura 3.9: Exemplo da função MPI_Reduce realizando uma soma Figura 4.1: Funcionamento do SPY_View Figura 4.2: Atendimento de uma conexão pelo SPY_Server Figura 4.3: Interceptação da instrução MPI_RUN Figura 4.4: Envio da mensagem de execução da instrução MPI_Send Figura 4.5: Atendimento de requisições feitas pelo SPY_Server Figura 4.6: SPY_Server passando mensagem para o SPY_View Figura 4.7: Atendimento de uma mensagem Figura 4.8: Processamento da instrução da biblioteca MPI Figura 5.1: Tela do SPY_View Figura 5.2: Célula do Cluster Figura 5.3: Botões de início, salvamento e saída Figura 5.4: Controle da taxa de atualização da tela Figura 5.5: Lista de computadores Figura 5.6: Composição da célula do SPY_View Figura 5.7: Ativação da célula ao receber a instrução MPI_Init Figura 5.8: Ativação da célula ao receber a instrução MPI_Send Figura 5.9: Ativação da célula ao receber a instrução MPI_Recv Figura 5.10: Ativação da célula ao receber a instrução MPI_Finalize Figura 5.11: Visualizando o log de um computador do cluster

9 TABELAS Tabela 2.1: Classificação de Flyn... 3 Tabela 3.1: Operações padrão para a instrução MPI_Reduce Tabela 4.1: Instrução mpirun Tabela 4.2: Nome das instruções da biblioteca MPI Tabela 5.1: Conteúdo do arquivo de log de um processo MPI... 67