KR0175740B1 - 고속병렬컴퓨터에서 태스크 병렬성을 위한 태스크간 통신 방법 - Google Patents

고속병렬컴퓨터에서 태스크 병렬성을 위한 태스크간 통신 방법 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
고속병렬컴퓨터에서 태스크 병렬성을 위한 태스크간 통신방법.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
분산메모리 구조의 프로세싱 노드에 함수 단위의 태스크라는 실행 단위를 적재하는 태스크 초기화와 이를 기반으로 한 태스크간 통신을 통해 고속병렬컴퓨터의 병렬 자원을 최대로 이용하여 성능을 최대로 높이고자 함 .
3. 발명의 해결방법의 요지
주태스크가 자신의 채널을 설정하고, 미리 구성한 함수 단위의 부태스크를 주태스크가 분석한 태스크 그룹 화일에 따라 원격의 노드에 탑재하고, 부태스크가 자신의 채널 및 태스크 정보를 수집하여 주태스크에게 전달하고, 주태스크가 얻은 태스크 식별자를 기반으로 태스크 함수 실행의 요구와 함께 태스크 함수 매개인수를 전달하고,주태스크에서 요구한 태스크 함수 실행을 인지하고, 패킹되어 전달된 자료를 풀고, 태스크 함수를 실행하며, 프로세싱 노드에 탑재된 부태스크들간에 자료 전송을 위해 태스크간 통신을 처리하는 절차로 이루어짐.
4. 발명의 중요한 용도
고속병렬컴퓨터에 이용됨.

Description

고속병렬컴퓨터에서 태스크 병렬성을 위한 태스크간 통신 방법
본 발명은 고속병렬컴퓨터 시스템의 프로세싱 노드 상에서 응용 프로그램을 병렬 처리하기 위하여, 서로 다른 실행 코드를 함수 단위로서 태스크들로 구성하고, 이 태스크들을 프로세싱 노드에 적재하는 태스크 초기화와 태스크간 통신 방법을 적용하여 작업을 효율적으로 병렬 처리하는 태스크간 통신 방법에 관한 것이다.
고속병렬컴퓨터는 메모리 구조 관점에서 공유메모리와 분산메모리 구조를 포함하는 병렬 시스템이다. 공유메모리 구조상에서는 쓰레드 또는 프로세스 단위로 쉽게 작업을 병렬로 효과적으로 처리할 수 있지만, 분산메모리 구조상에서는 병렬 실행의 효율성을 높이기 위하여 사용자 또는 프로그래머가 하나의 응용프로그램을 태스크라는 실행 단위로 나누고, 이들 태스크를 프로세싱 노드에 적재하고, 태스크들간에 자료를 전달하기 위하여 명시적인 태스크간 통신이 필요하다.
병렬 처리를 위한 종래의 기술은 워크스테이션 상에서 TCP/IP 프로토콜을 직접 사용하여 응용 프로그램을 병렬 처리하는 것이다. 이런 기술을 고속병렬컴퓨터에 적용할 경우, 이 병렬 시스템의 자원을 쉽게 이용할 수 없는 문제점이 있었다.
따라서, 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 고속병렬컴퓨터의 병렬 자원을 최대로 이용하여 성능을 최대로 높이기 위하여 분산메모리 구조의 프로세싱 노드에 함수 단위의 태스크라는 실행 단위를 적재하는 태스크 초기화와 이를 기반으로 한 태스크간 통신 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 시스템의 하드웨어 구성도,
도 2 는 태스크간 통신을 위한 태스크 초기화 및 통신 제어 흐름도,
도 3 은 태스크간 통신을 위한 태스크 초기화 흐름도,
도 4 는 태스크간 통신 흐름도.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 태스크간 통신을 위한 태스크 초기화로서 주태스크가 자신의 채널을 설정하고, 미리 구성한 함수 단위의 부태스크를 주태스크가 분석한 태스크 그룹 화일에 따라 원격의 노드에 탑재하는 제 1 단계, 부태스크가 자신의 채널 및 태스크 정보를 수집하여 주태스크에게 전달하는 제 2 단계, 상기 제 2 단계에서 주태스크가 얻은 태스크 식별자를 기반으로 태스크 함수 실행의 요구와 함께 태스크 함수 매개인수를 전달하는 제 3 단계, 주태스크에서 요구한 태스크 함수 실행을 인지하고, 패킹되어 전달된 자료를 풀고, 태스크 함수를 호출하여 실행하는 제 4 단계, 상기 제 1 단계에서 프로세싱 노드에 탑재된 부태스크들간에 자료 전송을 위해 태스크간 통신을 처리하는 제 5 단계, 태스크 함수를 수행하고 이 태스크에서 구체적인 실행 결과의 반환이 있을때, 결과 값을 주태스크에게 전달하면 주태스크가 부태스크의 실행 결과를 전달받고, 주태스크가 프로세싱 노드에 있는 부태스크들의 종료를 요구하면 각 부태스크에서는 이를 인지하여 채널을 파괴하고 자신의 종료 메시지를 주태스크에게 전달하는 제 6 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세하게 설명한다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 고속병렬컴퓨터의 하드웨어 구성도이다.
도 1 에 도시한 바와 같이 본 발명이 적용되는 하드웨어는 SMP(symmetric Multi-Processor) 구조를 갖는 한 프로세싱 노드(11)에는 4개의 처리기(P;15)를 실장하고, UMA(Uniform Memory Access) 공유메모리(14) 모델을 제공하는 병렬시스템이다. 한 클러스터는 4개의 프로세싱 노드를 가지고 노드간과 클러스터간은 NORMA(NORemote Memory Access) 모델을 제공한다.
노드간과 클러스터간 통신을 위하여 계층 크로스바 연결망(12)을 제공하며, 여기에 입출력 노드(13)를 연결한다.
도 2 는 태스크간 통신을 위한 태스크 초기화 및 태스크간 통신을 위한 제어 흐름도이다.
도 2 를 참조하여 태스크간 통신을 위한 태스크 초기화 및 태스크간 통신을 위한 제어의 흐름을 설명하면 다음과 같다.
태스크간 통신을 위한 태스크 초기화(51)로서 프로세싱 노드(21)의 주태스크(31)는 채널(41)을 설정하고, 주태스크에서 주어진 태스크 그룹 화일의 내용에 따라 이 채널(41) 식별자와 함께 프로세싱 노드에 부태스크(32)를 적재한다.
부태스크들은 자신의 채널(각각, 42, 43, 44)을 반영한 태스크 식별자를 주태스크(31)에게 각각 전달한다. 태스크간 통신(52)은 채널 정보를 포함한 태스크 식별자를 주태스크로부터 전달받아, 이를 통하여 원하는 부태스크를 지정하여 명시적으로 이루어진다. 만약 같은 채널 사용시 자료 전달을 위한 통신 충돌을 피하기 위하여 태스크 상호간의 프로세서 식별자를 채널에 반영하여 태스크간 통신을 처리한다.
도 3 은 태스크간 통신을 위한 태스크 초기화 흐름도이다.
도 3 을 참조하여 태스크간 통신을 위한 태스크 초기화 과정을 설명하면 다음과 같다.
태스크간 통신을 위한 태스크 초기화는 주태스크의 실행 시작으로부터 이루어진다. 여기서 주태스크는 도 2 의 프로세싱 노드(21)에 있는 태스크이다.
우선 주태스크를 위한 채널을 생성한다(S1). 이 채널은 앞으로 생성될 부태스크와 제어 자료를 서로 전달하는데 사용된다. 그리고 부태스크를 생성한다(S2). 이 부태스크는 같은 프로세싱 노드(21)일 수 있고, 태스크 그룹 화일에서 주어진 원격의 프로세싱 노드(22, 23, 24)일 수 있다. 이때 실행가능 부태스크의 명령어 라인 선택항목으로서 (S1)에서 초기화한 채널을 명시한다.
그 다음으로, 부태스크로부터의 태스크 식별자를 수신한다(S3). 태스크 식별자는 태스크들을 확인하는데 사용되며, 태스크명, 부태스크 채널, 주태스크 채널, 프로세서 식별자로서 구성된다.
태스크 함수 호출시 매개 인수가 있는가를 검사하고(S4), 이 결과 매개 인수가 있으면(S5), 이 인수들을 패킹한다. 이는 한개 이상의 매개 인수들을 구조체로 구성하는 것이다.
주태스크 채널(41)을 통하여 부태스크 함수 실행을 요구하고(S6), 이 때 부태스크 함수명을 이용한다. 부태스크에서는 이 함수명으로서 실행을 인지하게 된다.
그리고, (S5)에서 패킹한 인수를 부태스크에게 전하고(S7), 부태스크 함수 실행 결과를 수신한다(S8). 부태스크에서 구체적인 실행 결과의 반환이 없으면 실행이 정상적으로 되었다는 메시지를 전달받는다.
주태스크 및 부태스크의 작업을 완료하였을 경우, 주태스크에서 부태스크 종료를 요구하는 메시지를 부태스크에게 보낸다(S9). 그리고 부태스크의 종료를 기다린다(S10). 이때 부태스크는 자신이 종료함을 주태스크에게 알리면, 태스크의 종료(S11)가 발생한다.
(S12) 내지(S21)은 주태스크에 대응하여 부태스크에서 수행하는 태스크간 통신을 위한 태스크 초기화 작업이다.
이를 살펴보면, 채널 초기화로서 태스크간 통신에 사용할 채널을 생성하고(S12), 부태스크에 대한 정보를 수집하여 태스크 식별자를 구성한다(S13). 이 식별자의 내용은 부태스크 자신의 채널, 주태스크 제어를 인지하기 위한 주태스크 채널, 지신의 태스크명, 그리고 태스크 자신의 프로세서 식별자이다.
그리고, 태스크 식별자를 주태스크에게 전달한다(S14). 이 식별자는 태스크 종료에 사용되며, 다른 부태스크들을 구분하는데 사용된다.
그런 다음, (S6) 에 대응하여 부태스크 함수 실행을 인지한다(S15). 이때 인지는 태스크 함수명을 통하여 이루어진다. (S15) 에서 인지한 내용이 태스크 함수 실행인가 그렇지 않는가를 결정한다(S16). 태스크 함수 실행이면, 주태스크로부터 패킹 자료를 수신하여 매개 인수들을 추출한다(S17).
부태스크내에서 태스크 함수를 매개 인수와 함께 호출하여 함수를 수행시킨다(S18). 태스크간 통신은 이 함수에서 명시적인 표현에 의하여 이루어진다.
만약 태스크 함수가 반환하는 값이 있으면 이를 주태스크에게 전달한다(S19). 값의 수신은 이미 설명한 바와 같이 주태스크의 (S8) 에서 이루어진다.
만약 (S16)에서 태스크 함수 실행이 아니면, 태스크 종료인가를 파악한다(S20). 태스크 종료가 아니면, 태스크 함수 실행 요구를 기다리며, 태스크 종료이면, S21 에서 주태스크에게 태스크 종료 메시지를 전달하고 자신의 채널을 파괴하고 부태스크를 종료시킨다.
도 4 는 태스크간 통신 흐름도로서, 도 4 를 참조하여 도 3 에서 설명한 태스크 초기화를 기반으로 태스크간 통신을 설명하면 다음과 같다.
태스크간 통신은 통신 상대의 태스크 식별자를 주태스크로부터 전달받아 이 식별자를 통하여 명시적으로 전달할 자료를 명시함으로서 이루어진다.
통신 상대의 수신 태스크 식별자를 도 3 에서 설명한 매개 인수 전달을 통하여 주태스크로부터 전달받아 설정한다(S41). 그리고 통신을 통하여 전달하고자 하는 자료를 구조체로서 패킹한다(S42).
그런 다음 채널 ID 를 설정한다(S43). 여러 태스크들이 이 채널을 사용할 수 있으므로 두개 태스크간에는 고유의 ID가 마련되어 있어야 한다. 이 채널 ID는 두개 태스크 고유의 프로세서 식별자를 서로 더하여 ID를 설정한다.
앞서 구한 채널 ID를 통하여 수신 태스크에게 원하는 자료를 전달하고(S44), 태스크간 통신을 종료한다(S45).
(S46) 내지 (S50)은 태스크간 통신을 통하여 자료를 수신하는 부태스크에서 이루어지는 과정이다.
우선, (S41) 과 마찬가지로 자료를 송신하는 부태스크의 태스크 식별자를 주태스크로부터 받아 설정하고(S46), 채널 ID를 설정하고(S47), 송신 부태스크로부터 자료를 수신하며(S48), 패킹된 자료를 풀어 부태스크에서 사용할 수 있도록 하고(S49), 태스크간 통신을 완료한다(S50).
이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로, 전술한 실시예 및 도면에 한정되는 것이 아니다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 고속병렬컴퓨터의 병렬 자원을 최대로 이용하기 위하여, 분산메모리 구조를 갖는 프로세싱 노드간에 함수 단위로 작업을 분산시켜 병렬로 처리하는 효과를 가지며, 본 발명에서 기술한 태스크간 통신을 위한 태스크 초기화 및 태스크간 통신 방법은 고속병렬컴퓨터에서 병렬 C 언어 및 병렬 C 번역기와 접목시켜 병렬 C 언어로서 작성된 병렬 프로그램을 번역하여 실행시키는데 필요한 병렬 실행 환경으로서 중요하게 사용된다.

Claims (12)

  1. 고속병렬컴퓨터에서 태스크 병렬성을 위한 태스크간 통신 방법에 있어서,
    태스크간 통신을 위한 태스크 초기화로서 주태스크가 자신의 채널을 설정하고, 미리 구성한 함수 단위의 부태스크를 주태스크가 분석한 태스크 그룹 화일에 따라 원격의 노드에 탑재하는 제 1 단계;
    부태스크가 자신의 채널 및 태스크 정보를 수집하여 주태스크에게 전달하는 제 2 단계;
    상기 제 2 단계에서 주태스크가 얻은 태스크 식별자를 기반으로 태스크 함수 실행의 요구와 함께 태스크 함수 매개인수를 전달하는 제 3 단계;
    주태스크에서 요구한 태스크 함수 실행을 인지하고, 패킹되어 전달된 자료를 풀고, 태스크 함수를 호출하는 제 4 단계;
    상기 제 1 단계에서 프로세싱 노드에 탑재된 부태스크들간에 자료 전송을 위해 태스크간 통신을 처리하는 제 5 단계;
    주태스크가 부태스크의 실행 결과를 전달받고, 프로세싱 노드에 있는 부태스크들을 종료시키는 제 6 단계를 포함하여 이루어진 태스크간 통신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 단계는,
    부태스크와 제어를 서로 전달하는데 사용될 주태스크를 위한 채널을 생성하는 단계;
    태스크 그룹 화일의 내용에 따라 프로세싱 노드에 설정한 채널과 함께 태스크를 적재하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 태스크간 통신 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 단계는,
    주태스크 제어 채널을 통하여 부태스크로부터 태스크 식별자를 수신하고, 이를 통하여 태스크들을 확인하는데 사용하는 것을 특징으로 하는 태스크간 통신 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 단계는,
    태스크 함수 호출시, 매개 인수가 있는가를 검사하는 단계;
    매개 인수가 있을 경우, 매개 인수를 구조체로서 패킹하는 단계;
    부태스크 함수의 실행을 요구하는 단계;
    패킹한 매개 인수를 부태스크에게 전달하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 태스크간 통신 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 부태스크 함수의 실행 요구시 부태스크 함수명을 사용하는 것을 특징으로 하는 태스크간 통신 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 4 단계는,
    주태스크에서 요구한 태스크 함수 실행을 부태스크명으로서 인지하는 단계;
    주태스크로부터 패킹되어 전달된 자료를 풀어 이를 매개 인수로 부태크내의 태스크 함수를 호출하는 단계;
    태스크 함수를 실행하는 단계;
    태스크 함수가 반환하는 값이 있는 경우 이를 주태스크에게 전달하고, 그렇지 않은 경우 정상적 실행에 대한 메시지를 전달하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 태스크간 통신 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 5 단계는,
    송신측에서, 통신 상대의 수신 태스크 식별자를 매개 인수 전달에 따라 주태스크로부터 전달받아 수신 태스크 식별자를 설정하는 단계;
    태스크간 통신에서 명시적으로 자료를 전달하기 위해 자료를 패킹하는 단계;
    채널 ID 를 설정하는 단계;
    채널 ID를 통하여 상대의 태스크에게 자료를 전달하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 태스크간 통신 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 채널 ID 설정시, 여러 태스크들이 이 채널을 사용할 경우, 충돌을 막기 위하여 두개 태스크간에 고유의 ID를 설정하기 위하여 2개 태스크 고유의 프로세스 식별자를 더하여 구하는 것을 특징으로 하는 태스크간 통신 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 5 단계는,
    수신측에서, 통신 상대의 송신 태스크 식별자를 매개 인수 전달에 따라 주태스크로부터 전달받아 송신 태스크 식별자를 설정하는 단계;
    채널 ID 를 설정하는 단계;
    채널 ID를 통하여 송신측 태스크로부터 자료를 전달받는 단계;
    전달받은 패킹된 자료를 푸는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 태스크간 통신 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 채널 ID 설정시, 여러 태스크들이 이 채널을 사용할 경우, 충돌을 막기 위하여 두개 태스크간에 고유의 ID를 설정하기 위하여 2개 태스크 고유의 프로세스 식별자를 더하여 구하는 것을 특징으로 하는 태스크간 통신 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 6 단계는,
    부태스크가 실행 결과를 반환하면 주태스크가 이 결과 값을 전달받고, 명시적인 값의 반환이 없으면 주태스크가 부태스크 함수의 실행이 정상적으로 되었다는 메시지를 전달받는 단계;
    주태스크가 프로세싱 노드에 있는 부태스크의 종료를 요구하는 단계;
    부태스크의 종료의 요구에 대하여 이를 인지하는 단계;
    주태스크가 부태스크의 종료를 인지하고, 종료하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 태스크간 통신 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    부태스크의 종료가 아니면 태스크 함수의 실행 요구를 기다리고, 태스크 종료이면 주태스크에게 태스크 종료 메시지를 전달하고 자신의 채널을 파괴하고 부태스크를 종료시키는 단계를 더 포함한 것을 특징으로 하는 태스크간 통신 방법.
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