[发明专利]基于消息传递接口的设备的通信行为信息提取方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及计算机领域，尤其涉及基于消息传递接口的设备的通信行为信息的提取方法及系统。

背景技术

随着新应用对计算性能需求的不断增加，并行计算规模也在不断的扩大。世界TOP500Supercomputer(前500超级计算机)上面机器的CPU数目已经达到上万个、甚至更多。并行应用的特征也呈现出多学科多尺度多语言等复杂的特征。在这样大规模的计算系统上，并行程序的正确性分析和检错、运行程序的设备的行为分析和性能优化都变得更重要，分析的开销是用户面临的一个重要课题。

开销可能来自两个方面：一方面，被运行的程序代码本身的复杂性，大量的库函数、动态语言特征等给全程序分析带来很大的挑战，分析工具在分析准确度和开销之间的平衡造成分析能力的下降；另一方面，动态分析是一种重要的分析手段，但是有两个问题，一是收集时间受到进程个数和迭代算法收敛的影响，二是收集的信息量急剧增长，使得完整的动态分析不实用。

为了解决上述问题，人们开始考虑一些瘦化分析过程的方法，包括切片方法和通信踪迹的规律提取。但是，该两种方法的缺陷是对于切片方法没有激进切片，对于常规切片不能解决的问题，切片没有效果。对于通信踪迹的规律提取的方法，只是把信息提取的时间降低，没有将信息收集的时间降低。

目前，在世界TOP500 Supercomputer中，集群类型的分布式内存系统设备的数目不断增加，到2007年，TOP500 Supercomputer中已经有80％的设备属于集群这类分布式内存系统，对于分布式内存的并行系统，MPI(MessagePassing Interface，消息传递接口，是消息传递并行程序设计的标准之一)的应用最为广泛。

现有技术将程序切片技术引入到对MPI程序分析中，在对MPI程序的设备的设计和性能预测的工具中，利用切片技术，提取出程序的通信部分程序段，并通过运行通信部分程序段来获得目标机器上的通信行为，最终指导设备的设计。利用切片技术，提取设备的通信行为信息，可以进行程序调试和检错，也可以通过获得设备的通信行为信息指导设备中资源的调度和进程映射。

通信行为信息为同设备的通信行为相关的信息。

但是，现有技术中应用切片方法提取基于消息传递接口的设备的通信行为信息存在问题。在设备的通信行为依赖于计算时，利用现有技术的切片方法，不能从设备运行的原始程序中提取出通信部分程序段，因而无法实现降低时间开销获得基于消息传递接口的设备的通信行为信息的目的。

现有技术的对MPI程序的通信切片方法如下所述。

对MPI程序的通信切片方法利用程序中固有的依赖关系，包括数据流和控制流依赖关系，从运行的程序中提取出某一类型相关的程序段。MPI程序通信切片的基本思想是，把运行的程序中的通信部分程序段抽取出来，获得只有通信部分程序段的切片程序。切片程序和原程序的通信行为是一致的，从而可以对切片程序进行分析，获得运行程序的设备的通信行为信息，并且时间开销会降低。

MPI程序的通信切片流程包括：

步骤S101，对MPI程序建立程序依赖图。

利用运行的MPI程序的控制流图，建立程序依赖图，把MPI程序的数据流和控制流信息体现在程序依赖图上。程序依赖图上面的每一个节点表示MPI程序中的一个小片段，程序的一个基本块。程序依赖图包含了程序的基本块之间的数据流和控制流信息。

步骤S102，在程序依赖图上找种子。

种子即为MPI程序中的MPI函数调用点及其相应的通信参数所对应在程序依赖图上的节点。把MPI程序的通信切片的种子收集起来，放到切片种子集合中。该种子表现为程序依赖图上的节点。种子的收集通常根据用户所关心的一类特征确定，表现为程序依赖图上表示特征程序段的节点。例如，对于MPI程序的通信切片选择的种子为MPI通信函数的通信参数，以及MPI通信函数的调用点在程序依赖图上的对应节点。

步骤S103，在程序依赖图上，对种子进行图传播，找到与种子相关的所有节点。