Краткое описание среды ParJava.
Среда ParJava обеспечивает возможность разработки Java-программ, параллельных по данным, расширяя среду Java стандартным интерфейсом MPI, реализующим симметричные коммуникации. От реализации MPI в среде Java требуется, чтобы она минимизировала латентность и другие накладные расходы на организацию коммуникаций. Этим требованиям удовлетворяет реализация функций MPI в среде Java в виде «привязки» к соответствующим функциям реализации MPI в среде С. Такой подход позволяет использовать высокоэффективные реализации MPI, учитывающие специфику аппаратуры используемого коммуникационного оборудования. Реализации MPI в среде Java удовлетворяет этим условиям.
Среда ParJava предоставляет прикладному программисту набор инструментов, позволяющих во время разработки Java-программы на инструментальном компьютере исследовать динамические характеристики как программы в целом, так и ее частей, и использовать эту информацию для улучшения своей программы. В среде ParJava имеется три группы инструментов: анализаторы (меню Analyze), преобразователи (меню
Transform) и интерпретаторы (меню
Run). В текущей версии среды ParJava доступны следующие инструменты: (а) анализаторы:
Sequential – выделение последовательной части параллельной программы; AmdahlRatio – вычисление отношения Амдаля [1]; ForLoop – анализ возможности распараллеливания заданного цикла for с помощью Омега-теста или теста расстояний [2]; Slice – построение обратного динамического слайса для заданного набора переменных в заданной точке программы; (б) преобразователи:
Transform to IC – построение внутреннего представления параллельной программы; Compile – компиляция внутреннего представления отдельного файла параллельной программы в байт-код;
Build Project – сборка параллельной программы;
Instrumentate – инструментирование параллельной программы с компенсацией обращений к инструментальным функциям; (в) интерпретаторы: Exec – выполнение параллельной программы; Simulate – интерпретация модели параллельной программы.
Во время интерпретация модели параллельной программы активизируется диалоговое окно, в котором пользователь может задавать параметры интерпретации: описание узлов целевого кластера, описание его коммуникационной сети, количество вычислительных узлов кластера.
В результате интерпретации получается оценка времени работы программы, определяются границы области масштабируемости (по Амдалю [1], или по Густафсону [3]).
В настоящее время в среду ParJava интегрируется механизм создания контрольных точек параллельных программ [4]. Поскольку существующие реализации JVM не обеспечивают возможности сохранения своего состояния, была разработана и реализована методика сохранения локальных (стековых) переменных и содержимого кучи JVM. С рядом ограничений (одна нить в каждом процессе, отсутствие пользовательских native-методов), такая методика позволяет восстанавливать состояние JVM по данным, сохраненным на диске. Целостность восстановленного состояния обеспечивается за счет использования коммуникационно-управляемого протокола [5] создания контрольных точек. Реализован механизм, позволяющий оптимизировать расположение контрольных точек в программе за счет использования профиля используемой памяти: если короткоживущие переменные занимают достаточно много места, создание контрольной точки откладывается.
