Fractales usando MPI.NET y HPC – Angel "Java" Lopez

Actualicé mi ejemplo de fractal y ahora soporta MPI.NET (Message Passing Interface with .NET) y tasks paramétricas en Windows HPC Server 2008. El ejemplo puede ser bajado desde mi proyecto Google code ajcodekatas:

http://code.google.com/p/ajcodekatas/source/browse/#svn/trunk/FractalExample

Hay dos soluciones. Esta es la Fractal.sln:

El proyecto Fractal.Console es una aplicación de consola que toma parámetros de la línea de comando. Los usa para generar un sector del fractal, al que serializa binariamente en un archivo:

        static void Main(string[] args)
        {
            if (args[4].Equals("*"))
                args[4] = "0";

            SectorInfo sectorinfo = new SectorInfo()
            {
                RealMinimum = Convert.ToDouble(args[0]),
                ImgMinimum = Convert.ToDouble(args[1]),
                Delta = Convert.ToDouble(args[2]),
                FromX = Convert.ToInt32(args[3]),
                FromY = Convert.ToInt32(args[4]),
                Width = Convert.ToInt32(args[5]),
                Height = Convert.ToInt32(args[6]),
                MaxIterations = Convert.ToInt32(args[7]),
                MaxValue = Convert.ToInt32(args[8])
            };

            Calculator calculator = new Calculator();

            Sector sector = calculator.CalculateSector(sectorinfo);

            SectorSerializer serializer = new SectorSerializer();

            string filename = string.Format("{0}-{1}-{2}-{3}-{4}.bin", args[9], sectorinfo.FromX, sectorinfo.FromY, sectorinfo.Width, sectorinfo.Height);

            serializer.Serialize(sector, filename);
        }

Pueden ejecutar el proyecto en modo DebugYou can run the project in Debug mode, con parámetros:

Lancen el nuevo proyecto Fractal.GUIFiles. Es una aplicación WinForm, como la que presenté en mi anterior posts, pero con un nuevo botón Read a la derecha:

Con ese botón, pueden seleccionar uno más archivos de sector, como el que generó Fractal.Console en su directorio bin\debug:

Este es el resultado:

Creando sectores con HPC

La aplicación de consola puede ser usada en un cluster. Supongamos que la aplicación está instalada en el directorio c:\FractalConsole en cada nodo del cluster. Supongamos que el nombre de la máquina head del cluster es HEAD-NODE, y que ahí hay un directorio compartido llamado \shared, que puede ser accedido desde cada nodo. Entones, podemos lanzar un job paramétrico:

job submit /parametric:0-500:100 c:\FractalConsole\Fractal.Console.exe 0.3 0.3 0.01 0 * 1000 100 2000 4 \\HEAD-NODE\shared\sector

Este comando envía un trabajo al cluster, pero con un parámetro variable. El asterisco en la lista de parámetros será reemplazado por los valores 0,100,200,300,400 y 500 (en este caso, es la coordinada Y de la esquina superior izquierda de un sector). Cada ejecución producirá un archivo con un sector serializado en el directorio compardio, que podremos leer y mostrar usando la aplicación Fractal.GUIFiles.

Usando MPI.NET

Hay una segunda solución Fractal.MPI:

Este código usa MPI (Message Passing Interface). El rank 0 recibe los datos de un sector, y lo parte en subsectores, que son enviados a todos los ranks (instancias) de la aplicación. Cada instancia genera un archivo, con la serialización de un subsector del sector original.

Para compilar y ejecutar este ejemplo hay que instalar el HPC Pack que se baja de:

HPC Pack 2008 SDK download

e instalar el MPI.NET Software

(Yo instalé MPI.NET SDK.msi pero también bajé y expandí MPI.NET-1.0.0.zip: tiene mejores ejemplos, con soluciones completas para Visual Studio)

(Nota: si quieren ejecutar el ejemplo bajo XP Pro, deben bajarse NO el HPC Pack, sino la anterior versión:
Microsoft Compute Cluster Pack SDK

El nuevo SDK tiene un problema con XP. Más información en:

http://social.microsoft.com/Forums/en-US/windowshpcdevs/thread/19deb181-15c2-40be-bb5e-2d4604b984a4
http://www.pluralsight.com/community/blogs/drjoe/archive/2008/10/10/32-bit-sdk-for-hpc-server-2008-fails-quot-the-procedure-entry-point-getprocessidofthread-could-not-be-located-quot.aspx
)

Podemos ejecutar el programa usando el utilitario mpiexec, que lanza varias instancias de un mismo programa, conectados como ranks de MPI:

mpiexec -n 10 Fractal.Mpi.Exe 0 0 0.01 0 0 500 1000 2000 4 sector

El sector será producido entonces por 10 instancias, en este caso: