Средства отладки параллельных программ для мультикомпьютеров : Алгоритмы реализации и разработка отладчика

• Автор: Романенко, Алексей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 112 с.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОТЛАДКИ

ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ПРОГРАММ. АНАЛИЗ И КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЗМОЖНЫХ ОШИБОК.

1.1. Параллельные вычисления

1.1.1. Модель.

1.1.2. Анализ ошибок на уровне модели вычислений.

1.2. Поведение параллельной программы

1.3. Параллельная программа

1.3.1. Модель

1.3.2. Реализация модели передачи сообщений

1.3.3. Анализ ошибок, обусловленных моделью программы
1.4. Среда выполнения параллельной программы.
1.4.1. Модель
1.4.2. Реализация
1.4.3. Анализ ошибок обусловленных средой выполнения.
1.5. Классификация ошибок
1.6. Методы поиска ошибок в параллельных прог раммах.
1.6.1. Обнаружение дедлоков
1.6.2. Обнаружение огиибок соревнования
1.6.3. Обнаружение огиибок в коммуникациях.
1.6.4. Обнаружение несбалансированности загрузки.
1.6.5. Метод отладки параллельных программ.
1.7. Требования к организации отладки параллельных
программ.
1.8. Средства отладки параллельных программ
1.8.1. Влияние средств отладки на выполнение программы.
1.8.2. Классификация инструментов отладки
1.9. Обзор средств отладки параллельных программ.
1.9.1. Vi
1.9.2.
1.9.3. I
1.9.4. Vi.
1.9.5. .
ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ ПРОЕКТНЫЕ РЕШЕНИЯ И
АЛГОРИТМЫ РЕАЛИЗАЦИИ ОТЛАДЧИКА ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ПРОГРАММ .
2.1. МНОГОГ1РОЦЕССОРНАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
МВС М
2.2. Кластер Новосибирского государственного
УНИВЕРСИТЕТА.
2.3. i I I. Параллельная программа I
2.4. Формулировка задачи.
2.5. Архитектура отладчика.
2.6. Обработка исходного кода
2.7. Обеспечение информационного контекста.
2.8. Подсистема контроля выполнения
2.9. Подсистема визуализации.
2 Синхронизация времени
2 Описание i юведения системы взаимодействующих процессов.
21. Выбор алфавита событий.
22. Определение множества всех протоколов
23. Процесс отладки
24. Отладка направления передачи данных
ГЛАВА 3. ПРОЕКТ
3.1. Компоненты отладчика.
3.2. Язык отладки. Препроцессор.
3.3. Подсистема контроля выполнения.
3.4. Подсистема анализа собранной информации
3.5. Анализ информации
3.6. Использование и перспективы развития отладчика
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Помимо этого отладчик должен обладать свойствами профилировщика (profiler) - программы, позволяющей контролировать использование ресурсов приложением во время выполнения (память, процессор, сеть и т. Минимально влиять на поведение программы. В противном случае некоторые ошибки при отладке могут себя не проявлять. Производить сбор статистических данных (количество вызовов функций обмена сообщениями, объем передаваемых сообщений, время, затраченное на передачу и т. Эта функция является базовой и реализована в большинстве отладчиков. Производить сбор данных об операциях коммуникации (кто, кому, когда) и иметь возможность представлять ее в графическом виде. Это позволит пользователю понять, что реально происходит в программе и согласуется ли это с тем, что должяо происходить. Иметь возможность разбивать программу на логические блоки. Это позволит более детально изучать поведение программы на определенных участках. Эта возможность реализована в отладчиках Vampire, AIMS и отсутствует в Jumpshot, Paradyn. Иметь возможность автоматически сравнить два варианта исполнения программы. Автоматическое сравнение позволит отслеживать ошибки, возникающие в результате опережения одного события другим. Иметь возможность описать ожидаемое поведение системы процессов для того, чтобы на стадии исполнения или после завершения программы отладчик мог сравнить ее с тем, что происходит на самом деле. К сожалению, ни один из известных отладчиков ПП для мул ьти компьютера не обладает всеми перечисленными свойствами. Функции 5 и 6, упомянутые выше, не реализованы ни в одном из рассматриваемых отладчиков. При наличии этих функций процесс поиска ошибок может быть существенно облегчен. ПП, чем существующие отладчики. Разработаны подходы к описанию частичного поведения параллельных программ, проанализированы методы поиска поведенческих ошибок в ПП и предложены подходы к отладке поведения параллельной программы. Разработаны алгоритмы и методы реализации отладки поведенческих свойств параллельной программы. Предложена новая архитектура построения отладчиков параллельных программ. Разработан ориентированный на отладку поведения ПП отладчик GEPARD, который используется в Сибирском суперкомпьютерном центре и в учебном процессе. Выполнение работы проводилось в соответствии с планами исследований по проекту «Методы и технологии распараллеливания алгоритмов и параллельная реализация численного моделирования на многопроцессорных системах» по Программе № . РАН «Параллельные вычисления на многопроцессорных вычислительных системах» и междисциплинарному интеграционному проекту СО РАН № 8 «Самоорганизация, катализ и процессы химической эволюции в гравитационно и термодинамически неустойчивых системах, моделирующих ранние этапы формирования Земли». ГЛАВА 1. Методы и средства отладки параллельных программ. Прежде чем приступить к разработке отладчика параллельных программ, необходимо провести анализ возможных ошибок в ПП и рассмотреть методы и средства их обнаружения. Это позволит сформулировать требования к разрабатываемому отладчику. Глава начинается с обсуждения трех моделей: вычислений, программы и среды выполнения. Анализ каждой из этих моделей позволит выделить классы ошибок, возникающие в ПП. Производится анализ ошибок в ПП, возникающих при реализации этих моделей. Описываются методы поиска каждого класса ошибок и даются рекомендации по отладке и тестированию параллельных программ. Основываясь на результатах анализа ошибок, производится анализ различных типов отладчиков и свойств, которыми должен обладать разрабатываемый отладчик. Выдвигаются требования к отладчику ПП. В заключение делается обзор наиболее распространенных отладчиков параллельных программ. Далее будем работать с асинхронной моделью вычислений [2]. В этой модели предполагается, что программа выполняется на мультикомпьютере или -па мультипроцессоре. Программа представляется системой независимо исполняющихся процессов. Здесь эта модель будет рассматриваться в общем виде. Асинхронная программа - это конечное множество А-блоков, определенных над информационной и управляющей памятью.