基于插樁技術(shù)的并行程序性能分析方法設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

摘要:

介紹了一種異構(gòu)環(huán)境下的并行調(diào)試及性能分析工具ParaVT的設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)#65377;通過對(duì)并行程序源代碼的分析處理，利用自動(dòng)插樁模板插入用于調(diào)試和性能分析的用戶代碼，從而對(duì)并行程序進(jìn)行斷點(diǎn)調(diào)試和性能參數(shù)收集，達(dá)到進(jìn)一步優(yōu)化程序設(shè)計(jì)的目的#65377;

關(guān)鍵詞:異構(gòu); 并行調(diào)試; 性能分析; 插樁; 優(yōu)化

中圖分類號(hào):TP311文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):1001-3695(2007)10-0225-04



0引言

高性能計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，尤其是近幾年網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)的興起，使得大規(guī)模數(shù)據(jù)處理逐漸成為科學(xué)研究和工程應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域，因此需要開發(fā)越來越多具有高速運(yùn)算能力和處理能力的高性能計(jì)算機(jī)#65377;與此同時(shí)，并行程序的設(shè)計(jì)也變得越來越重要#65377;然而由于硬件結(jié)構(gòu)#65380;軟件平臺(tái)的差異，并行程序在不同的平臺(tái)上運(yùn)行時(shí)的調(diào)試技術(shù)#65380;性能效率等存在極大的差異#65377;如何設(shè)計(jì)一套異構(gòu)環(huán)境下具有良好移植性#65380;可擴(kuò)展性和功能靈活性的并行程序調(diào)試及性能分析工具變得十分重要#65377;

并行調(diào)試是并行處理中的一個(gè)難點(diǎn)#65377;并行程序之所以難以編寫#65380;調(diào)試，是由于多個(gè)進(jìn)程同時(shí)運(yùn)行于多臺(tái)計(jì)算機(jī)之上，彼此之間需要相互同步及協(xié)調(diào)，較串行程序的運(yùn)行過程復(fù)雜得多，而且每一次執(zhí)行可能是不重現(xiàn)的#65377;引起程序出錯(cuò)的原因可能是資源競(jìng)爭(zhēng)引起的死鎖，或是程序本身所包含的不確定性，也可能是網(wǎng)絡(luò)延遲或通信錯(cuò)誤等#65377;

現(xiàn)有的并行調(diào)試及性能分析工具主要分為基于PVM并行平臺(tái)#65380;基于MPI并行平臺(tái)和跨平臺(tái)三種#65377;其中國外比較著名的并行調(diào)試及性能分析工具有XPVM[1]#65380;Paradyn[2]#65380;XMPI[3]#65380;SCALEA[4]和TotalView[5]等;國內(nèi)比較著名的并行程序行為可視化工具有運(yùn)行于曙光系列上的ParaVision[6]和DCDB[7]等#65377;以上這些系統(tǒng)由于對(duì)并行環(huán)境的依賴性比較強(qiáng)，在系統(tǒng)平臺(tái)的可移植性#65380;功能擴(kuò)展性和健壯性方面都有一定的局限#65377;例如，TotalView[5]在符號(hào)調(diào)試中增加了多線程的窗口，并可以實(shí)現(xiàn)數(shù)組的可視化，但是數(shù)組查看只能針對(duì)單個(gè)進(jìn)程[5]#65377;同樣GuideView用于輔助用戶理解OpenMP[8]程序的性能，但缺乏自動(dòng)性能瓶頸分析的能力#65377;

本文正是通過對(duì)異構(gòu)平臺(tái)下并行程序動(dòng)態(tài)信息收集及通信管理技術(shù)的研究，提出了一種基于源代碼插樁技術(shù)的#65380;支持異構(gòu)體系的#65380;具有良好可擴(kuò)展性和通用性的并行調(diào)試及性能跟蹤方法#65377;在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了一套并行程序調(diào)試及性能分析的可視化輔助工具ParaVT#65377;

1體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文提出的并行程序調(diào)試及性能分析的可視化輔助工具ParaVT(圖1)，考慮到集群體系的異構(gòu)性，從邏輯上將本地的監(jiān)控端和遠(yuǎn)程運(yùn)行節(jié)點(diǎn)徹底分開#65377;并行環(huán)境調(diào)試及性能分析系統(tǒng)分為監(jiān)控端#65380;集群守護(hù)進(jìn)程以及遠(yuǎn)程運(yùn)行節(jié)點(diǎn)三部分#65377;

監(jiān)控端主要任務(wù)是對(duì)輸入的源程序進(jìn)行詞法語法分析，同時(shí)從遠(yuǎn)程運(yùn)行節(jié)點(diǎn)接收并行程序調(diào)試信息和性能分析數(shù)據(jù)，然后對(duì)這些信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和可視化的顯示#65377;遠(yuǎn)程運(yùn)行節(jié)點(diǎn)接收本地監(jiān)控端代碼分析的結(jié)果，根據(jù)插樁模板庫對(duì)程序進(jìn)行插樁#65377;同時(shí)，干擾補(bǔ)償模塊程序?qū)τ诓鍢哆^程中所產(chǎn)生的源程序干擾進(jìn)行補(bǔ)償;插樁后代碼在遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行，產(chǎn)生一定的調(diào)試信息和程序性能分析數(shù)據(jù)#65377;這些信息和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地發(fā)送回監(jiān)控端#65377;

在過去的研究過程中，曾經(jīng)嘗試將所跟蹤和調(diào)試的并行程序在監(jiān)控端所運(yùn)行的機(jī)器上編譯成二進(jìn)制可執(zhí)行文件，然后發(fā)布到并行集群上運(yùn)行[9]#65377;這個(gè)過程中隱含了一個(gè)假設(shè)，即并行集群必須能夠識(shí)別所發(fā)布的并行程序的二進(jìn)制可執(zhí)行文件的格式#65377;這將在很大程度上限制ParaVT在異構(gòu)環(huán)境下的運(yùn)行和使用#65377;例如，遠(yuǎn)程運(yùn)行節(jié)點(diǎn)是由不同體系結(jié)構(gòu)或者不同操作平臺(tái)組成的運(yùn)行環(huán)境時(shí)，在本地監(jiān)控端編譯以后的二進(jìn)制代碼有時(shí)候并不能被遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)所識(shí)別，可能出現(xiàn)一些運(yùn)行錯(cuò)誤#65377;為了解決這個(gè)問題，對(duì)這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，從邏輯上將監(jiān)控端和遠(yuǎn)程運(yùn)行的集群環(huán)境徹底分開#65377;考慮到集群的異構(gòu)性，在集群中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要安裝一個(gè)守護(hù)進(jìn)程，這個(gè)守護(hù)進(jìn)程將負(fù)責(zé)與具體節(jié)點(diǎn)體系結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)相關(guān)的工作#65377;這種方法很好地解決了本地監(jiān)控端和遠(yuǎn)程運(yùn)行端系統(tǒng)的異構(gòu)性問題，但同時(shí)也進(jìn)一步增加了遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)互相通信的開銷#65377;

2并行程序源代碼插樁技術(shù)

2.1插樁技術(shù)簡(jiǎn)介

插樁是純軟件調(diào)試中較多采用的一種代碼修改機(jī)制，也叫軟件打點(diǎn)技術(shù)#65377;其目的是通過插樁點(diǎn)來捕獲程序當(dāng)前狀態(tài)#65377;插樁是目前大多數(shù)軟件測(cè)試檢測(cè)采用的關(guān)鍵技術(shù)#65377;程序插樁根據(jù)插樁的代碼形式分為兩種[10]:

a)目標(biāo)代碼插樁#65377;它的前提是對(duì)目標(biāo)代碼進(jìn)行必要的分析以確定插樁的地點(diǎn)和內(nèi)容#65377;目標(biāo)代碼的格式主要與操作系統(tǒng)相關(guān)，與具體的編程語言及版本無關(guān)#65377;但是由于目標(biāo)代碼中語法#65380;語義信息不完整，造成對(duì)程序運(yùn)行錯(cuò)誤的捕獲#65380;定位#65380;分析有時(shí)不準(zhǔn)確#65377;

b)源代碼插樁#65377;需要對(duì)源程序進(jìn)行詞法#65380;語法和部分語義分析，工作量較大，而且隨著編程語言和版本的不同需要進(jìn)行一定的修改，適用性不夠廣泛#65377;由于源代碼中包括全部的語法#65380;語義信息，對(duì)源代碼的插樁分析能夠達(dá)到最高的準(zhǔn)確度#65377;

為了調(diào)試的準(zhǔn)確性和性能分析的完備性，本文采用了基于源代碼插樁的分析技術(shù)，提出一套具有良好擴(kuò)展性的插樁模板機(jī)制，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行ParaVT的整體設(shè)計(jì)#65377;

2.2基本插樁模板庫

為了實(shí)現(xiàn)異構(gòu)環(huán)境下并行調(diào)試分析的可擴(kuò)展性，ParaVT的插樁庫設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能與編程語言及并行庫無關(guān)#65377;因此插樁庫的具體實(shí)現(xiàn)應(yīng)與其語義分離開來#65377;為此設(shè)計(jì)了一套基本插樁模板庫，ParaVT將根據(jù)插樁庫函數(shù)的語義修改用戶代碼#65377;具體函數(shù)的實(shí)現(xiàn)，則可以由用戶修改和擴(kuò)充#65377;

基本的插樁模板包括程序開始/退出模板#65380;函數(shù)開始/退出模板#65380;靜態(tài)斷點(diǎn)模板以及變量記錄模板#65377;在這幾個(gè)模板中主要記錄了程序或者函數(shù)開始#65380;結(jié)束的位置以及時(shí)間;對(duì)于函數(shù)來說，還記錄了函數(shù)被調(diào)用的信息#65377;此外用戶還可以在這些模板中加入自己的初始化代碼，收集一些程序運(yùn)行的相關(guān)信息[9]#65377;

靜態(tài)變量模板用于記錄要插樁的所有全局變量，用戶也可以在此模板中添加新的變量#65377;該模板默認(rèn)這些變量為全局變量#65377;此變量模板的增加，為并行程序的調(diào)試提供了程序內(nèi)存變量的查看功能#65377;

變量記錄模板是較之前工作新添加的模板，這個(gè)模板主要是為并行調(diào)試工作提供了程序運(yùn)行過程中內(nèi)存變量的解析#65377;當(dāng)程序進(jìn)入斷點(diǎn)調(diào)試狀態(tài)后，將服務(wù)器端也就是遠(yuǎn)程運(yùn)行節(jié)點(diǎn)上的當(dāng)前內(nèi)存變量值取出#65377;從各個(gè)節(jié)點(diǎn)獲得的信息數(shù)據(jù)需基于BSD socket進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸，并使用流格式(stream sockets)[11]的Internet套接字#65377;該模板的設(shè)計(jì)希望能夠在將來有新的異構(gòu)操作系統(tǒng)平臺(tái)的節(jié)點(diǎn)加入時(shí)，只需對(duì)部屬到該節(jié)點(diǎn)的集群守護(hù)進(jìn)程設(shè)置進(jìn)行改動(dòng)，而保留現(xiàn)有的監(jiān)控節(jié)點(diǎn)和通信模塊不變#65377;因此通過對(duì)數(shù)據(jù)類型制定一個(gè)協(xié)議，規(guī)定按照某種具體的格式進(jìn)行通信，稱這種新的協(xié)議為一種通用類型系統(tǒng)#65377;采用這種方法在控制網(wǎng)絡(luò)通信量及支持節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展方面都有一定優(yōu)勢(shì)#65377;

ParaVT的通用類型系統(tǒng)實(shí)際上是一種基于C語言的數(shù)據(jù)類型的通用描述，包括數(shù)據(jù)類型#65380;名字以及內(nèi)部成員順序等，從邏輯上對(duì)每一種數(shù)據(jù)類型進(jìn)行了定義#65377;另外，在自動(dòng)插樁時(shí)還為每種數(shù)據(jù)類型自動(dòng)生成一段線序化代碼，以字符流形式發(fā)送數(shù)據(jù)，以避免因不同系統(tǒng)下數(shù)據(jù)類型自動(dòng)填充產(chǎn)生的問題#65377;

在建立對(duì)于C語言的通用類型系統(tǒng)時(shí)，選取了一系列屬性用于對(duì)數(shù)據(jù)類型進(jìn)行描述#65377;其中不僅定義了一個(gè)類型最基本的屬性，還包括了針對(duì)用戶自定義類型以及遞歸定義類型的屬性，是所有類型遵循的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)#65377;下面是對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)類型完整描述的定義:

typedef struct tagTypeDescription

{

int iType; //類型ID

int iPointerLevel; // 指針級(jí)數(shù)，針對(duì)于指針類型

int iSign; // 是否帶符號(hào)，array/struct/enum類型不適用

TreeNode* lpDeclNode; // 創(chuàng)建該類型的語法樹節(jié)點(diǎn)

std∷string szTypeName; // 類型名

std∷string szHandlerName; //類型處理函數(shù)的名字

std∷vector rgDimension; // 維數(shù)，針對(duì)數(shù)組情況

std∷vector rgStructDecl; 

// 成員聲明，針對(duì)結(jié)構(gòu)體情況

struct tagTypeDescription*lpBaseType; 

// 基類型指針，針對(duì)遞歸的類型定義

}

TYPE_DESC;

在具體對(duì)數(shù)據(jù)類型進(jìn)行描述之前，還需要知道在程序中都有哪些變量#65377;在進(jìn)行代碼分析#65380;生成語法樹的過程中，每識(shí)別出一個(gè)標(biāo)志符，經(jīng)檢查若是一個(gè)用戶自定義類型，會(huì)將其加入類型表，從而可以構(gòu)建起一個(gè)程序中所有變量類型的列表TypeDescTable#65377;但實(shí)際上一個(gè)C語言并行程序中定義的變量類型往往非常多，進(jìn)行調(diào)試分析時(shí)并非會(huì)用到所有定義的變量類型#65377;如果不加考慮地給所有類型生成線序化代碼無疑會(huì)給程序增加大量無效的代碼，反而影響運(yùn)行效率#65377;因此在實(shí)際對(duì)變量類型進(jìn)行線序化時(shí)將只針對(duì)那些獲得使用的變量進(jìn)行#65377;

具體而言，在自動(dòng)插樁階段，在每個(gè)函數(shù)入口以及靜態(tài)斷點(diǎn)處都會(huì)將當(dāng)前用到的變量記錄下來#65377;這樣插樁結(jié)束后可以得到一個(gè)有效變量類型的列表UsedTypeTable，并且每個(gè)類型在UsedTypeTable中只出現(xiàn)一次#65377;在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步對(duì)這些類型進(jìn)行分析#65377;

2.3基本插樁模板的實(shí)現(xiàn)

ParaVT的代碼分析模塊對(duì)并行程序的源代碼經(jīng)過詞法語法分析后，生成了源代碼的語法樹，以及用于記錄程序中函數(shù)#65380;變量等信息的配置文件#65377;在插樁過程中，ParaVT將自動(dòng)生成針對(duì)每個(gè)函數(shù)的插樁模板函數(shù)調(diào)用，以一個(gè)標(biāo)志符identifier節(jié)點(diǎn)的形式將該調(diào)用的函數(shù)模板直接插入語法樹中正確的位置，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)函數(shù)體的插樁#65377;

以記錄變量的模板函數(shù)為例，假設(shè)模板函數(shù)形式如下:

void Template_Func(paramlist);

該函數(shù)調(diào)用插入函數(shù)體的過程如下:

void instrument_Template_Func(TreeNode_Func*lpFunc)

{

for (int i=0; i

{

//生成變量記錄函數(shù)文字模板

Sprintf(char*VariableStatement，Template_Func(paramlist)，paramlist); //為文字模板生成一個(gè)Identifier節(jié)點(diǎn) 

lpVariableStatement=CreateIdentifierNode(VariableStatement);

lpComma=CreateTerminalNode(\";\");

/*為分號(hào)生成一個(gè)terminal節(jié)點(diǎn)，將函數(shù)模板和分號(hào)組合在一起生成一個(gè)語句，插入變量聲明開始處*/

Insert(VarDeclsBegin()，new TreeNode_Expr_Stat(lpVariableStatement，lpComma));

}

}

2.4對(duì)并行庫函數(shù)的包裝

由于并行庫函數(shù)是進(jìn)行并行程序調(diào)試及性能分析的關(guān)鍵#65377;除插入基本模板外，還需要對(duì)此類函數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步包裝#65377;在對(duì)并行函數(shù)進(jìn)行包裝之前，事先把所有待插樁的并行函數(shù)進(jìn)行分類#65377;在所有并行庫函數(shù)中，主要關(guān)心發(fā)生通信的函數(shù)和一些與進(jìn)程狀態(tài)相關(guān)的函數(shù)#65377;這些函數(shù)可總結(jié)為以下幾類:發(fā)送函數(shù)#65380;接收函數(shù)#65380;廣播函數(shù)#65380;組通信函數(shù)和特殊功能函數(shù)#65377;表1列出了所有通信原語定義的形式化表達(dá)#65377;

將具體通信函數(shù)抽象成一組通信事件，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)函數(shù)的包裝#65377;主要包括程序入口/出口事件#65380;函數(shù)入口/出口事件#65380;開始/完成發(fā)送事件#65380;開始/完成接收事件#65380;開始/完成調(diào)試事件等#65377;對(duì)于一類通信函數(shù)，在包裝代碼中首先記錄需要分析的各項(xiàng)參數(shù);然后根據(jù)這些參數(shù)初始化對(duì)應(yīng)的通信原語，并且將生成的原語發(fā)送給服務(wù)器;最后再調(diào)用原并行庫函數(shù)進(jìn)行消息傳遞通信，從而使用戶可以通過包裝庫函數(shù)間接調(diào)用并行庫函數(shù)#65377;這一層抽象保證了性能參數(shù)收集模塊只需要考慮通信原語的解釋，而無須了解具體的并行環(huán)境#65377;

以PVM為例，從形式上來說，將包裝實(shí)現(xiàn)代碼獨(dú)立地放在一個(gè)文件中，然后在用戶代碼的頭上插入包裝函數(shù)的聲明#65377;對(duì)于所有的PVM函數(shù)，都在函數(shù)的名字前面加上para_vt_，然后在參數(shù)列表前面加上文件名和行號(hào)這兩個(gè)參數(shù)，作為對(duì)這個(gè)函數(shù)的包裝#65377;對(duì)于MPI庫函數(shù)的包裝形式與PVM函數(shù)相似#65377;以發(fā)送類函數(shù)為例，假設(shè)其函數(shù)定義為

int pvm_send(int tid， int msgtag);

對(duì)于這個(gè)函數(shù)的包裝是

int para_vt_pvm_send(int para_vt_iFile， int para_vt_iFunc， int para_vt_iLine， int tid， int msgtag)

包裝后函數(shù)的執(zhí)行過程如下:

a)通知監(jiān)控節(jié)點(diǎn)開始發(fā)送;

b)記錄開始發(fā)送的時(shí)間;

c)調(diào)用原并行庫函數(shù)pvm_send();

d)記錄發(fā)送結(jié)束時(shí)間，收集發(fā)送函數(shù)執(zhí)行的參數(shù)信息，如進(jìn)程號(hào)#65380;發(fā)送數(shù)據(jù)量等;

e)根據(jù)最終發(fā)送的結(jié)果，把上述所有的進(jìn)程通信參數(shù)信息發(fā)送回監(jiān)控節(jié)點(diǎn)#65377;

另外對(duì)于一些用戶調(diào)用的庫函數(shù)的跟蹤，采用用戶自定義的函數(shù)包裝#65377;其原理與并行庫函數(shù)的包裝一致，只是這些函數(shù)的包裝代碼是由用戶提供的#65377;此外在用戶自定義的函數(shù)中，還可以調(diào)用基本模板的實(shí)現(xiàn)函數(shù)#65377;

2.5插樁結(jié)果的干擾補(bǔ)償

在代碼插樁過程中，插樁的程序以及事件在一定程度上對(duì)源程序產(chǎn)生了干擾，其主要來源有兩個(gè)方面:a)遠(yuǎn)程運(yùn)行端需要把程序運(yùn)行中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送回監(jiān)控端，需要一些系統(tǒng)開銷;同時(shí)由于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牟环€(wěn)定性所帶來的傳輸延遲等錯(cuò)誤，都會(huì)擾亂源程序的執(zhí)行#65377;b)插樁程序運(yùn)行本身的時(shí)間消耗#65377;由于調(diào)試事件和包裝程序需要對(duì)節(jié)點(diǎn)的硬件時(shí)鐘訪問多次，同時(shí)一些信息需要存入緩沖區(qū)中，也會(huì)對(duì)程序產(chǎn)生干擾#65377;這些干擾帶來的直接結(jié)果使得程序的執(zhí)行時(shí)間延長，同時(shí)可能造成不同節(jié)點(diǎn)上事件執(zhí)行的順序發(fā)生改變#65377;

在ParaVT中通過定義一個(gè)干擾的補(bǔ)償模塊，在遠(yuǎn)程運(yùn)行節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生程序跟蹤事件的同時(shí)，根據(jù)時(shí)間進(jìn)行排序，同時(shí)發(fā)送到干擾補(bǔ)償模塊中#65377;干擾補(bǔ)償能夠盡可能地減小由于調(diào)用程序調(diào)試事件及事件刷新帶來的耗費(fèi);輸出更新后的跟蹤文件，并發(fā)送到監(jiān)控端進(jìn)行動(dòng)態(tài)的顯示和分析#65377;干擾補(bǔ)償模塊從最大限度上對(duì)源程序進(jìn)行恢復(fù)，在補(bǔ)償調(diào)試和性能事件帶來的延遲的同時(shí)，保持了事件的相對(duì)順序#65377;保證了程序運(yùn)行中節(jié)點(diǎn)間的發(fā)送#65380;接收和阻塞等關(guān)系的一致性，從而最終防止程序運(yùn)行中死鎖的發(fā)生#65377;

3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

通過對(duì)并行程序源代碼的插樁，可以對(duì)并行程序的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，分析各個(gè)進(jìn)程的負(fù)載平衡和記錄程序運(yùn)行中各個(gè)進(jìn)程之間的通信量#65377;圖2的進(jìn)程通信圖中，進(jìn)程之間的通信關(guān)系用線條表示，發(fā)送應(yīng)與接收一一對(duì)應(yīng)#65377;當(dāng)用戶點(diǎn)擊單個(gè)進(jìn)程上代表一定通信行為的色塊時(shí)，源代碼定位窗口將自動(dòng)定位到源代碼中發(fā)生該通信行為的語句#65377;

圖3負(fù)載平衡以多邊形的形式顯示所選擇的各節(jié)點(diǎn)的負(fù)載情況，每一頂點(diǎn)到圓心距離代表該節(jié)點(diǎn)負(fù)載大小，多邊形的形狀規(guī)則表示負(fù)載相對(duì)平衡，反之則負(fù)載不均衡#65377;

圖4的通信矩陣會(huì)以矩陣圖形式顯示所選擇的各節(jié)點(diǎn)彼此之間的通信量情況，點(diǎn)擊某一矩陣塊可顯示某兩點(diǎn)間通信量的具體數(shù)值#65377;此外用戶可自由選定需要的進(jìn)程進(jìn)行查看#65377;

3.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)測(cè)試環(huán)境是曙光3000高性能并行計(jì)算#65380;AIX操作系統(tǒng)#65380;多個(gè)PC計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)#65380;Linux操作系統(tǒng)，在此異構(gòu)環(huán)境下進(jìn)行PVM并行程序的性能分析及調(diào)試監(jiān)控#65377;

在異構(gòu)機(jī)群節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行同樣的工作任務(wù)，通過反復(fù)統(tǒng)計(jì)比較在運(yùn)行和不運(yùn)行本機(jī)群負(fù)載監(jiān)控系統(tǒng)的兩種情況下，測(cè)算出程序計(jì)算時(shí)間影響率平均小于10%#65377;通過反復(fù)測(cè)試并行程序在運(yùn)行和不運(yùn)行本監(jiān)控系統(tǒng)兩種情況下可知，插樁過程對(duì)于源代碼的運(yùn)行時(shí)間不會(huì)有大幅度的提高，從而不會(huì)降低源程序的運(yùn)行效率，并且如果源程序運(yùn)行時(shí)間較長#65380;規(guī)模較大，插樁后程序運(yùn)行時(shí)間也比原來偏離較多;當(dāng)程序規(guī)模較小時(shí)，運(yùn)行ParaVT前后程序的執(zhí)行時(shí)間沒有明顯的差別#65377;

4結(jié)束語

高性能并行計(jì)算發(fā)展到今天，以異構(gòu)環(huán)境為特點(diǎn)的大規(guī)模并行應(yīng)用向并行調(diào)試以及性能分析領(lǐng)域的研究提出了更大的挑戰(zhàn)#65377;本文正是在此基礎(chǔ)上提出了一套異構(gòu)體系下的并行調(diào)試及性能分析方法#65377;基于該方法實(shí)現(xiàn)的原型系統(tǒng)可對(duì)PVM和MPI的并行程序進(jìn)行調(diào)試分析，同時(shí)支持多種編程語言#65377;該系統(tǒng)在曙光3000系統(tǒng)上運(yùn)行，具有良好的調(diào)試分析性能;同時(shí)由于模塊之間相互獨(dú)立，該系統(tǒng)易于向其他并行計(jì)算環(huán)境擴(kuò)展#65377;本項(xiàng)目的研究成果今后將進(jìn)一步進(jìn)行完善，使其能支持多種并行環(huán)境和機(jī)群系統(tǒng)#65377;

參考文獻(xiàn):

[1]KOHL J A，GEIST G A.The PVM 3.4 tracing facility and XPVM 1.1[EB/OL].[2006-08-30].http://ieeexplore.ieee.org/iel2/3511/10445/00495474.pdf?tp=arnumber=495474isnumber=10445.

[2]BARTON P M， JEFFREY K H， MARK D C. The ParaDYN parallel performance measurement tool[J]. IEEE Computer， 1995，28(11):37-46.

[3]XMPI[EB/OL].(2006-0212).[2006-08-20].http://www.lammpi.org/software/xmpi/.

[4]TRUONG H L， FAHRINGER T， MADSEN G， et al. On using SCALEA for performance analysis of distributed and parallel programs[C]//Proc of ACM/IEEE Conference on Supercomputing. Berlin: SpringerVerlag， 2001.

[5]TotalView[EB/OL].[2006-08-20].http://www.etnus.com/Products/TotalView/.

[6]劉強(qiáng)，張兆慶，喬如良.程序調(diào)試#65380;監(jiān)測(cè)與性能分析的一體化工具[J].軟件學(xué)報(bào)，1999，10(2):220-224.

[7]鄢超，劉淘英，陳國良.基于機(jī)群操作系統(tǒng)的并行調(diào)試器[J].計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展，2004，41(4):630-636.

[8]THIFFAULT C， VOSS M. Dynamic instrumentation of largescale MPI and openMP applications[C]//Proc of the International Parallel and Distributed Processing Symposium. Nice， France:[s.n.]，2003.

[9]王忱，劉吟，蔣昌俊，等.一種并行程序性能分析工具的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].信息技術(shù)與信息化，2004(5):29-31.

[10]KUMAR N， CHILDERS B R， SOFFA M L. Tdb: a sourcelevel debugger for dynamically translated programs[C]//Proc of the 6th International Symposium on Automated Analysisdriven Debugging. New York: ACM Press， 2005:123132.

[11]GAY W W.實(shí)戰(zhàn)Linux Socket編程[M].詹俊鵠，于衛(wèi)，譯.西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2002:110128.

“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文”