marekbleschke/distributed_monitor

Monitor dla środowisk rozproszonych (in Polish)

Wymagania

• MPI w wersji posiadającej wsparcie dla wielowątkowości na poziomie MPI_THREAD_MULTIPLE (np. MPICH 3.2 gwarantuje takie wsparcie)
• Biblioteka pthread

Kompilacja i uruchamianie

By skompilować projekt należy wywołać polecenie make. Do uruchamiania programu można skorzystać z komendy mpiexec lub mpirun.

Chcąc pokazać w jaki sposób można wykorzystać stworzony przeze mnie monitor, zaimplementowałem bardzo proste rozwiązanie problemu producenta i konsumenta, dlatego najlepiej przykład ten uruchamiać dla co najmniej dwóch procesów. Chciałbym też zaznaczyć, że w prezentowanym przykładzie moim celem było wyłącznie pokazanie jednego ze sposobów wykorzystania stworzonego przeze mnie monitora i zdaję sobie sprawę, że do tego przykładu można wprowadzić pewne optymalizacje.

Kod z przykładowym zastosowaniem monitora znajduje się w katalogach inc/example oraz src/example

Główne komponenty projektu

monitor

Z punktu widzenia użytkownika stworzonej przeze mnie biblioteki, najważniejszą klasą jest monitor. Za jego pomocą programista może usypiać proces lub budzić pozostałe oraz wykonywać akcje wymagające wyłączngo dostępu do zasobów.

Aby utworzyć obiekt klasy monitor, należy przekazać do konstruktora wskaźniki na obiekty klasy synchronizer oraz resources_synchronizer (ich działanie jest wyjaśnione w dalszej częsći tego dokumentu). Należy także nadać identyfikator sekcji krytycznej chronionej nowo tworzonym monitorem.

Instrukcje, które ma wykonać monitor należy wywołać za pomocą metody call. Występuje ona w dwóch wersjach. Najprostsza jako parametr przyjmuje wskaźnik na funkcję typu void (*)(monitor*). Do tej funkcji zostaje przekazany wskaźnik na monitor wykonujący metodę call. Druga wersja przyjmuje wskaźnik na dowolny obiekt dziedziczący po klasie Action.

synchronizer

Klasa ta jest odpowiedzialna za obsługę komunkatów zawierających żądania do sekcji krytycznych, informacje o przejściu procesu w stan uśpienia, czy komunikatów mających na celu obudzenie jednego z oczekujących procesów. W programie powinien być utworzony dokładnie jeden obiekt tej klasy, a następnie wskaźnik na ten obiekt powinien zostać przekazany do każdego z tworzonych w programie monitorów.

resources_synchronizer

Klasa ta jest odpowiedzialna za obsługę komunkatów zawierających zaktualizowane wersje zasobów. Podobnie jak w przypadku klasy synchronizer, w programie powinna występować dokładnie jedna instancja obiektu tej klasy.

communicator

Celem tej klasy jest odbieranie komunikatów od innych procesów. Odebrane komunikaty przekazywane są do obiektów takich jak synchronizer, czy resources_synchronizer. Pozwala ona także na wysyłanie komunikatów. Część metod tej klasy, to metody czysto wirtualne. Klasa ta uniezależnia główne komponenty projektu od konkretnego mechanizmu dostarczającego wiadomości, pozostawiając ostateczny wybór użytkownikowi tej biblioteki. W źródłach projektu dostarczyłem klasę mpi_communicator implementującą metody czysto wirtualne klasy communicator za pomocą funkcji biblioteki MPI. Jednak nic nie stoi na przeszkodzie, by programista korzystający ze stworzonej przeze mnie biblioteki utworzył własną klasę dziedziczącą po klasie communicator i wykorzystał inny mechanizm niż MPI. W tym miejscu chciałbym jeszcze zaznaczyć, że do poprawnego działania poszczególnych klas odpowiedzialnych za synchronizację, konieczne jest, by mechanizm który chce wykorzystać programista zapewniał kanały FIFO.

resources

Klasa ta służy do opakowania zasobów chronionych monitorem. Klasy dziedziczące po resources powinny implementować metody do serializacji własynch pól, dodanych przez programistę. Powinny one także ustawiać flagę is_dirty określającą, czy zasoby zostały zmodyfikowane. Na potstawie tej flagi resources_synchronizer decyduje czy konieczne jest przesłanie zaktualizowanej wersji zasobów.