12、非阻塞集体 I/O 操作的设计与评估

非阻塞集体 I/O 操作的设计与评估

在大规模并行应用中，非阻塞操作已成功用于隐藏网络延迟。随着数据密集型计算的兴起，应用程序数据的输入/输出（I/O）可能成为显著瓶颈。本文将探讨开发非阻塞集体 I/O 操作所面临的挑战，并介绍基于 libNBC 库的实现，同时评估其在 PVFS2 文件系统上的性能。

1. 非阻塞操作简介

• 优化并行应用性能 ：重叠计算和通信是优化并行应用性能的标准技术，通过特殊的非阻塞接口，用户可以启动操作并稍后检查完成情况，从而隐藏延迟并提高数据传输带宽。
• MPI 标准中的非阻塞操作 ：MPI - 2.2 提供了所有点对点通信调用的即时版本，MPI - 3.0 将增加所有集体通信功能的即时版本。这些特殊函数在操作完成前返回一个句柄，用于测试和等待操作完成。
• I/O 瓶颈与非阻塞 I/O 接口 ：数据密集型计算中，I/O 可能成为瓶颈，非阻塞 I/O 接口对于提高应用性能至关重要。

2. 非阻塞集体 I/O 操作的挑战

2.1 集体 I/O 算法

• 动态分割算法 ：用于非阻塞集体 I/O 操作原型实现的集体 I/O 算法基于动态分割算法，它是经典两阶段集体 I/O 算法的扩展。
  • 目标 ：与两阶段 I/O 类似，主要目标是组合多个进程的数据，以减少不连续 I/O 请求的数量。