Денисов Артём. Технология SEQ|MPI. Кольцо. Вариант 7.

[TemikGOD]

Описание

• Задача: Кольцо
• Вариант: 7
• Технология: SEQ|MPI

Краткое описание работы

В проекте реализован алгоритм передачи данных по виртуальной кольцевой топологии в двух вариантах: последовательном (SEQ) и параллельном на основе MPI. Последовательная версия выполняет простое копирование входного вектора, так как маршрутизация не требуется. Параллельная реализация моделирует кольцевую структуру процессов и передаёт данные от источника к получателю через цепочку соседних узлов, используя базовые операции MPI (MPI_Send, MPI_Recv, MPI_Bcast), без применения встроенных топологий (MPI_Cart_Create, MPI_Graph_Create).

Архитектура решения

• Общий слой (common): определяет структуру RingMessage, содержащую поля source, destination и вектор данных, а также типы InType и OutType.
• SEQ‑реализация: класс RingTopologySEQ, выполняющий валидацию входа и прямое копирование данных в выходной буфер.
• MPI‑реализация: класс RingTopologyMPI, который вычисляет соседей в кольце, определяет роль процесса (отправитель, промежуточный узел, получатель), передаёт данные по кольцу и затем рассылает результат всем процессам.
• Тесты: включают функциональные проверки корректности и производительные тесты с различным числом процессов и размерами входных данных.

Основные результаты

• Функциональные тесты успешно подтверждают корректность передачи данных для разных размеров входного вектора.
• Производительные эксперименты показывают, что время выполнения MPI‑версии растёт с увеличением числа процессов, поскольку количество переходов по кольцу увеличивается, а сама задача является коммуникационной, а не вычислительной.
• Ускорения от распараллеливания не наблюдается: эффективность падает до 1–9% при 2–8 процессах, что соответствует характеру задачи и выбранной топологии.

Выводы

Реализованные SEQ и MPI‑версии корректно моделируют передачу данных по кольцу и проходят все тесты. Параллельная реализация вручную организует маршрутизацию без использования встроенных топологий MPI и обеспечивает доставку данных от любого процесса‑источника к любому процессу‑получателю. Из‑за высокой доли коммуникаций и линейного числа переходов по кольцу ускорение не достигается, что соответствует теоретическим ожиданиям для подобных задач.

---

Чек-лист

• Статус CI: Все CI-задачи (сборка, тесты, генерация отчёта) успешно проходят на моей ветке в моем форке
• Директория и именование задачи: Я создал директорию с именем <фамилия>_<первая_буква_имени>_<короткое_название_задачи>
• Полное описание задачи: Я предоставил полное описание задачи в теле pull request
• clang-format: Мои изменения успешно проходят clang-format локально в моем форке (нет ошибок форматирования)
• clang-tidy: Мои изменения успешно проходят clang-tidy локально в моем форке (нет предупреждений/ошибок)
• Функциональные тесты: Все функциональные тесты успешно проходят локально на моей машине
• Тесты производительности: Все тесты производительности успешно проходят локально на моей машине
• Ветка: Я работаю в ветке, названной точно так же, как директория моей задачи
  (например, nesterov_a_vector_sum), а не в master
• Правдивое содержание: Я подтверждаю, что все сведения, указанные в этом pull request, являются точными и
  достоверными