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MPICH&PBS使用指南

2012-01-09 20:50 549 查看
MPICH&PBS使用指南

一、MPI编程

二、MPICH下编译和运行

三、PBS环境下运行

一、MPI编程

1、MPI编程函数介绍

MPI实际上是一个提供并行程序消息传递机制的函数库,有40多个函数,常用的有6个基本函数。下面以C语言为例简单介绍这些函数。

(1)MPI_Init函数

定义:int MPI_Init(int *argc, char ***argv)

功能:用命令行参数初始化MPI环境

输入:argc、argv—表示命令行参数,同C语言的main()函数参数格式,argv中包含欲并行运行的进程数

输出:返回值—非零/零表示初始化是否成功

说明:该函数必须为程序中第一个调用的MPI函数

示例:MPI_Init(&argc, &argv); // argc、argv引用的是mian()函数的参数

(2)MPI_Finalize函数

定义:int MPI_Finalize (void)

功能:结束MPI程序的运行,指结束MPI环境的使用

输入:无

输出:返回值—非零/零表示结束MPI环境是否成功

说明:该函数必须为程序中最后一个调用的MPI函数

示例:MPI_ Finalize ();

(3)MPI_Comm_size函数

定义:int MPI_Comm_size(MPI_Comm comm, int *size)

功能:得到总进程数

输入:comm 通信域句柄(系统默认的为MPI_COMM_WORLD,也可自己定义)

输出:size,即通信域comm内包括的进程数整数

(4)MPI_Comm_rank函数

定义:int MPI_Comm_rank(MPI_Comm comm, int *rank)

功能:得到本进程的进程号

输入:comm,该进程所在的通信域句柄

输出:rank,调用进程在comm中的标识号

(5)MPI_Send函数

定义:int MPI_Send(void* buf, int count, MPI_Datatype datatype, int dest, int tag, MPI_Comm comm)

功能:发送消息给特定的进程

输入:buf 发送缓冲区的起始地址(可选类型)

count 将发送的数据的个数(非负整数)

datatype 发送数据的数据类型(句柄)

dest 目的进程标识号(整型)

tag 消息标志(整型)

comm 通信域(句柄)

输出:无

(6)MPI_Recv函数

定义:int MPI_Recv(void* buf, int count, MPI_Datatype datatype, int source, int tag,MPI_Comm comm, MPI_Status *status)

功能:接受别的进程发过来的消息

输入:count 最多可接收的数据的个数(整型)

datatype 接收数据的数据类型(句柄)

source 接收数据的来源即发送数据的进程的进程标识号(整型)

tag 消息标识与相应的发送操作的表示相匹配相同(整型)

comm 本进程和发送进程所在的通信域(句柄)

输出:buf 接收缓冲区的起始地址(可选数据类型)

status 返回状态 (状态类型MPI_Status)

2、MPI程序示例

MPI程序中必须包含MPI库的头文件,C语言头文件名为mpi.h,FORTRAN语言头文件名为mpif.h。

/* helloworld.c程序清单*/

#include “mpi.h”

main(int argc, char **argv)

{

int numprocs,myrank,i,j,k;

MPI_Status status;

char msg[20];

MPI_Init(&argc,&argv);

MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&numprocs); //

MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&myrank);

if(myrank == 0)

{

strcpy(msg,”Hello World”);

MPI_Send(msg,strlen(msg)+1, MPI_CHAR,1,99, MPI_COMM_WORLD);

}

else if(myrank ==1)

{

MPI_Recv(msg,20,MPI_CHAR,0,99,MPI_COMM_WORLD,&status);

printf(“Receive message = %s\n”,msg);

}

MPI_Finalize();

}

二、MPICH下编译和运行

1、编译

MPICH环境下,程序的编译采用命令行方式,即在Linux命令行下用mpicc命令进行编译。

编译命令格式:mpicc –o 可执行文件名 源程序文件名

命令参数说明:(1) 源程序文件经过mpicc编译连接以后得到可执行文件;

(2) 此处的mpicc命令就是/usr/local/topspin/mpi/mpich/bin/mpicc,下文中的 mpirun_rsh也是在此目录下。

程序编译示例:mpicc –o helloworld helloworld.c

2、运行

MPICH环境下,程序的运行亦采用命令行方式,即在Linux命令行下用mpirun_rsh命令运行程序。

运行命令格式:mpirun_rsh –np 进程数 –hostfile 节点列表文件 ./可执行文件名

命令参数说明:节点列表文件(如:hosts)为手工建立的一个文本文档,内容为:

iblade01

iblade02

iblade03

iblade04



有多少个进程就需要写多少行,因节点为双CPU,故节点名可重复一次。(下例只需这四行即可)

程序运行示例:mpirun_rsh –np 4 –hostfile hosts ./helloworld

运行结果:

Hello World!Process 0 of 4 on blade01.cluster.seu.edu.cn

Hello World!Process 1 of 4 on blade02.cluster.seu.edu.cn

Hello World!Process 2 of 4 on blade03.cluster.seu.edu.cn

Hello World!Process 3 of 4 on blade04.cluster.seu.edu.cn

强烈建议:不采用该方式,而采用PBS环境下运行方式,因为所列节点可能有故障。

三、PBS环境下运行

PBS是公开源代码的作业管理系统,在此环境下运行,用户不需要指定程序在哪些节点上运行,程序所需的硬件资源由PBS管理和分配。

1、PBS命令

PBS提供4条命令用于作业管理。

(1) qsub 命令—用于提交作业脚本

命令格式:

qsub [-a date_time] [-c interval] [-C directive_prefix]

[-e path] [-I] [-j join] [-k keep] [-l resource_list] [-m mail_options]

[-M user_list][-N name] [-o path] [-p priority] [-q destination] [-r c]

[-S path_list] [-u user_list][-v variable_list] [-V]

[-W additional_attributes] [-z]

[script]

参数说明:因为所采用的选项一般放在pbs脚本中提交,所以具体见PBS脚本选项。

例:# qsub aaa.pbs 提交某作业,系统将产生一个作业号

(2) qstat 命令—用于查询作业状态信息

命令格式:qatat [-f][-a][-i] [-n][-s] [-R] [-Q][-q][-B][-u]

参数说明:

-f jobid 列出指定作业的信息

-a 列出系统所有作业

-i 列出不在运行的作业

-n 列出分配给此作业的结点

-s 列出队列管理员与scheduler所提供的建议

-R 列出磁盘预留信息

-Q 操作符是destination id,指明请求的是队列状态

-q 列出队列状态,并以alternative形式显示

-au userid 列出指定用户的所有作业

-B 列出PBS Server信息

-r 列出所有正在运行的作业

-Qf queue 列出指定队列的信息

-u 若操作符为作业号,则列出其状态。

若操作符为destination id,则列出运行在其上的属于user_list中用户的作业状态。

例:# qstat -f 211 查询作业号为211的作业的具体信息。

(3) qdel 命令—用于删除已提交的作业

命令格式:qdel [-W 间隔时间] 作业号

命令行参数:

例:# qdel -W 15 211 15秒后删除作业号为211的作业

(4) qmgr 命令—用于队列管理

qmgr -c “create queue batch queue_type=execution”

qmgr -c “set queue batch started=true”

qmgr -c “set queue batch enabled=true”

qmgr -c “set queue batch resources_default.nodes=1″

qmgr -c “set queue batch resources_default.walltime=3600″

qmgr -c “set server default_queue=batch”

2、PBS脚本文件

PBS脚本文件由脚本选项和运行脚本两部分组成。

(1) PBS作业脚本选项 (若无-C选项,则每项前面加‘#PBS’)

-a date_time : date_time格式为:[[[[CC]YY]MM]DD]hhmm[.SS]

表示经过date_time时间后作业才可以运行。

-c interval : 定义作业的检查点间隔,如果机器不支持检查点,则忽略此选项。

-C directive_prefix :在脚本文件中以directive_prefix开头的行解释为qsub的命

令选项。(若无此选项,则默认为’#PBS’ )

-e path :将标准错误信息重定向到path

-I :以交互方式运行

-j join :将标准输出信息与标准错误信息合并到一个文件join中去。

-k keep :定义在执行结点上保留标准输出和标准错误信息中的哪个文件。

keep为o 表示保留前者,e表示后者,oe或eo表示二者都保留,

n表示皆不保留。若忽略此选项,二者都不保留。

-l resource_list : 定义资源列表。以下为几个常用的资源种类。

cput=N : 请求N秒的CPU时间; N也可以是hh:mm:ss的形式。

mem=N[K|M|G][B|W]:请求N {kilo|mega|giga}{bytes|words} 大小的内存。

nodes=N:ppn=M :请求N个结点,每个结点M个处理器。

-m mail_options :mail_option为a:作业abort时给用户发信;为b:作业开始运行发信;为e:作业结束运行时发信。若无此选项,默认为a。

-M user_list : 定义有关此作业的mail发给哪些用户。

-N name : 作业名,限15个字符,首字符为字母,无空格。

-o path : 重定向标准输出到path。

-p priority : 任务优先级,整数,[-1024,1023],若无定义则为0.

-q destination : destination有三种形式: queue , @server,queue@server。

-r y|n : 指明作业是否可运行,y为可运行,n为不可运行。

-S shell : 指明执行运行脚本所用的shell,须包含全路径。

-u user_list : 定义作业将在运行结点上以哪个用户名来运行。

-v variable_list : 定义export到本作业的环境变量的扩展列表。

-V : 表明qsub命令的所有环境变量都export到此作业。

-W additional_attributes : 作业的其它属性。

-z : 指明qsub命令提交作业后,不在终端显示作业号。

(2) 运行脚本同LINUX下一般的运行脚本文件。

[注]:脚本文件中的mpirun_rsh命令行中的节点列表文件要用环境变量表示

$PBS_NODEFILE,这个环境变量表示由pbs自动分配给作业的节点列表;

节点数为命令行中指定的进程数。

格式如下:

mpirun_rsh –np 进程数 –hostfile $PBS_NODEFILE 可执行程序名

3、PBS环境下运行示例

(1)脚本文件编辑示例

实例1:运行mpi程序

命令行:#vi aaa.pbs

编辑的内容:

#PBS -N myjob

#PBS -o /home/jz/my.out

#PBS -e /home/jz/my.err

#PBS –l nodes=2:ppn=2

cd 目录(你们原来直接在节点上运行时所在的目录)

mpirun_rsh –np 4 –hostfile $PBS_NODEFILE /home/jz/helloworld最

解释:原先大家都是在中断输入 mpirun_rsh…..这些命令执行程序的,现在只要把这些提交命令放在.pbs配置文件的最后,由PBS来调度执行(自动分配节点和其它资源)。

Myjob是为你此次要运行的程序起的任务名,可以改成你自己想要的名字

原先输出信息都是直接在屏幕上显示的,现在屏幕上的显示全部输出到文件中,上例中输出文件是/home/jz/my.out文件,大家可以根据自己的需要修改(目录,文件名)。程序运行时遇到的一些错误会记录在.err文件中。好处:因为对每个任务都设定了不同的输出文件,所以看结果只要打开相应文件看就可以了,不需要开多个终端,而且里面有任务的详细信息,比如实际分配的是哪些节点计算,运行时间等。

#PBS –l nodes=2:ppn=2,你们程序需要几个节点只要修改nodes后的数字就可以了,ppn=2保持不变,因为我们的机器每个节点都是双cpu的。

mpirun_rsh –np 4 –hostfile $PBS_NODEFILE /home/jz/helloworld

此例中-np后的4是并行数(2×2=4个cpu),–hostfile
$PBS_NODEFILE不需要改变。/home/jz/helloworld是你编译好的可执行文件名,需修改。

对于每个你要运行的mpi程序都需要这样一个.pbs配置文件

也就是说大家原来的操作是:mpirun…………

现在改成2步走:1)写个pbs配置文件(比如xxx.pbs);2)向pbs提交(qsub xxx.pbs)

实例2:运行非mpi程序

有些用户并不是自己编写mpi程序,同样也可以用pbs提交。

比如物理系运行程序时一般输入的命令是 RunDMol3.sh TiFeCp2-pbe-dspp-m=1-opt ,那么配置文件可以这样写:

命令行:#vi job.pbs

编辑的内容:

#PBS -N physics_job

#PBS -o /home/physics/physics_job.out

#PBS -e /home/physics/physics_job.err

#PBS -l nodes=1:ppn=2

#PBS -r y

cd 目录(你们原来直接在节点上运行时所在的目录)

RunDMol3.sh TiFeCp2-pbe-dspp-m=1-opt

解释:也就是说把原来在终端直接输入的命令RunDMol3.sh TiFeCp2-pbe-dspp-m=1-opt放到pbs配置文件中,因为你们只要一个节点,所以nodes=1,至于用哪个节点系统自动分配,你们肯定很关心是分配了哪个节点给你们,那么可以用qstat命令查询(比如qstat
-n)。

(2) 提交作业示例

命令行:#qsub aaa.pbs

显示结果:

(3) 作业状态查询示例

Qstat 后加不同参数可以查看不同的信息(各参数的意思,上面有详细的说明,你们可以一个个试验一下,以后就知道查看哪些信息,需要哪些参数)

实例:

命令行:#qstat –a (查看作业的状态)

显示结果:

解释:Job id 211是给你提交的任务分配的任务号,S(任务状态,R表示正在运行,Q表示正在排队等候调度)

命令行:#qstat –n (查看作业使用的节点)

显示结果:

解释:blade32就是分给你这个任务的节点

命令行:#qstat –f 211 (查看有关作业运行具体信息)

显示结果:

解释:exec_host显示的是实际执行该任务的节点



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