Sobreposição de computação e E/S do método Fletcher utilizando MPI

Abstract

O método Fletcher é um algoritmo que simula a propagação de ondas sísmicas em função do tempo. Uma das implementações do método trabalha com computação em GPU, e realiza escritas periódicas em disco. O volume de dados a ser salvo é potencialmente grande, fazendo com que a E/S se torne um gargalo para esse tipo de aplicação. Neste trabalho, são propostas soluções para sobrepor a escrita e a computação do método Fletcher utilizando o padrão MPI. Com a utilização do MPI, foram desenvolvidas quatro soluções diferentes que exploram diversas abordagens e funcionalidades do MPI, tais como trocas de mensagens bloqueantes e não bloqueantes, criação estática e dinâmica de processos e a utilização da funcionalidade MPI I/O. A funcionalidade MPI I/O permite que diferentes processos tenham acesso a um mesmo arquivo, possibilitando a leitura e escrita paralela nesse arquivo. Isso pode reduzir o tempo de E/S, melhorando o desempenho da aplicação.

The Fletcher method is an algorithm that simulates the propagation of seismic waves over time.In one of its implementations, the method utilizes GPU computing to run the simulations. It generates data at each iteration, which needs to be stored periodically during the simulation. The volume of data to be saved is potentially large, making I/O a bottleneck for this type of application. In this work, four solutions are proposed to overlap the writing and computing of the Fletcher method using the MPI standard. Those solutions explore various approaches and functionalities of MPI, such as blocking and non-blocking message exchanges, static and dynamic process creation, and the use of MPI I/O functionality. The MPI I/O functionality allows different processes to access the same file, enabling parallel reading and writing to that file. This can reduce I/O time, improving application performance.