5、在OpenSHMEM中利用主动消息提高计算异步性

在OpenSHMEM中利用主动消息提高计算异步性

在高性能计算（HPC）领域，编程模型正面临着极端规模下的挑战，传统的块同步执行模型逐渐向支持更多异步行为的模型转变。OpenSHMEM编程模型为HPC程序员在设计异步通信模式时提供了利用底层网络能力的途径，但在处理大数据负载且计算重叠不足的情况下，会出现CPU周期利用率低下的问题。为了解决这些挑战，我们探索了在OpenSHMEM模型中引入主动消息（Active Messages，AM）的可行性。

主动消息概述

主动消息是一种成熟的编程范式，允许一个进程触发远程进程上计算单元的执行。其主要动机是实现小计算路径的异步执行，并使通信与计算重叠，同时在源和目标处理元素（PE）处产生极少的同步开销。用户指定的函数（称为“处理程序”）可以访问目标PE上的用户地址空间。

下面是两个进程使用主动消息进行通信的流程：
1. 注册处理程序 ：源进程A和目标进程B都向AM库注册函数处理程序。
2. 发送AM请求 ：源进程A向远程进程B发送AM请求，该请求主要包括B的身份、要在B处执行的处理程序的身份，以及可选的数据缓冲区内容。
3. 执行请求处理程序 ：进程B接收到AM请求后，选择异步执行请求的函数处理程序，并在执行开始时访问传输的数据缓冲区。
4. 发送回复AM ：在执行请求处理程序期间，进程B可以选择向A发送回复AM，包含要在A处执行的处理程序的身份和可选的数据有效负载。
5. 执行回复处理程序 ：A检测到回复A