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1、计算机科学附,并行调试中的若干关键问题‘王巍方滨兴张宏莉哈尔滨工业大学计算机学院哈尔滨卜一飞,,,·、,一·,引言前端用户接口程序的调试技术对于计算来说是很重要的,因为抛开性能不谈,程序的正确性是编程者追求的最终目标。然而随着科并行调试器学的发展,需要解决的问题的规模越来越大,传统的串行计算日模式己经难以满足需要,于是并行计算模式被提出。那么调试并行应用程序这一必需的功能也要被放到并行计算环境中重新考虑,从而提出了并行调试的概念。图并行调试器所在的层次由,于并行计算本身所具有的特点使得并行调试面临着,很多挑战。其一,并行计
2、算机的计算模式主要分为共享存储和记录重放技术的策略是先将程序的执行轨迹记录下来,分布存储两大类,因此需要针对每种机器的特点设计不同的在调试期对记录的数据在相同运行环境中进行重放从中发。,并行调试器其二,并行程序是在多个结点机上运行,即使在现程序中潜在的错误该技术在分布式多机系统上实现较多,单结点机上也是以多进程或多线程的方式运行,这种计算模因为重放要求对所有的同步通信进行记录而分布式多机系,式突破了传统的串行计算概念,那么对于串行程序调试中的统的计算和同步是分开的需要记录的信息较少而在共享存,一些技术和手段将不再适用于并行
3、调试。以上原因都要求并储的多处理机系统中计算和通信都表现为对共享变量的访,。行调试器从设计到实现都要引入新的方法,才能更好地解决问需要记录的信息量太大目前有很多并行调试器采用记录,、,。口完善并行调试需要多方技术人员的努重放技术如〕〕等并行程序的调试问题,力,因此在年成立了高性能调试论坛基于状态的调试是传统的串行调试器的主要策略因为,。,,为并行调试器的设计提出了标串行程序是以单进程方式运行的只有一个状态空间将这个,,准研讨并行调试中的问题。概念扩展到并行程序时就会出现问题每个进程都有自己的本状态,那么从宏观上来看整个并行
4、程序是一个若干异步运行文将具体介绍并行调试中面临的几个关键问题及其己。,有的解决方案。着的进程的集合为了进行状态调试则必须引入全局一致状态的概念,这就将调试问题转移为如何识别运行中的全局一并行调试技术简介致状态的问题。公司的川就是基于状态调试,并行调试技术总是在具体的调试器中应用的因此本文。的,以下讨论的都是基于具体的并行调试器进行的。基于事件的调试则需要建立建模语言用户通过建模语一般意义上的调试器是一个为用户提供观察和控制执行言定义需要监测的事件。前面介绍了并行程序中各个进程问,中的程序即目标程序功能的工具,一个并行调试
5、器则是针对是异步的那么如何确定事件问的发生顺序是该调试策略的。并行程序完成相应的功能,其在并行计算系统中所处的位关键提出的关系仁」定义了事件间。、,。置可由图描述然而并行程序的多机多进程的运行方式为的先后顺序该关系为基于事件的调试打下了理论基础,并行调试器完成上述功能造成很多困难。从以上介绍可以看出基于状态的调试可以达到很细的通常的并行调试技术可分为事后一和运行粒度,但是比较复杂,需要识别全局一致状态而基于事件的一一。,,,。。调试策略比较灵活允许用户参与盯时两类事后分析主要采用记录重放技术而运但是粒度较粗。大学提出了将程
6、序的状态和事件结合到一起的并行调试器行时调试则分为基于状态的调试和基于事件的调试本文得到航天创新基金资助。王巍博士研究生,研究方向并行与分布式计算方滨兴博士生导师,研究方向并行计算技术、计算。张宏莉博士,研究方向并行计算、群机计算。··,。。川将两者的优势结合起来的一个折衷以上介绍了主要的并行调试技术,与并行调试相关的还这里需要说明的是事后分析方法对共享存储系统是不、,,。有调试器的体系结构前端界面显示问题这里所涉及到的一适合的因为共享存储系统的计算和通信是分不开的这样就。,。些具体问题将在下一节中详细讨论需要记录的信息量
7、极大是系统承担不起的弓可移植性并行调试中的几个关键问题早期的并行计算机都是多处理器的大型机无论是共享上一节简要地介绍了并行调试中的一些概念和主要技存储还是分布存储,所有结点都是同构的,在这种环境下运行术,本节将对其中的一些关键问题进行讨论。的并行程序比较易于调试只要关心程序本身,而无需关心其不确定性运行环境。但是随着技术的发展,目前群机计算逐渐成并行程序中的各个进程是异步执行的,尤其是分布式多为主流,而构成群机的结点可以是同构的,也可以是异构的。机系统中,消息传递的次序在每一次运行时可能都不同,这就另外就是计算概念的提出,
8、由互联网上的若干台机器构使得程序的运行结果不一致,为程序的调试带来困难,这就是成的分布式计算环境则更为复杂。以上两点对并行调试提出并行程序的运行不确定性,。了新的挑战。简称为不确定性导致不确定性的一个根本原因是竞争的存在。,就要竞争对于为了解决对异构环境下的并行调试提高并行调试,。,对,。共享存储和分布
