Interfaz de Paso de Mensajes

MPI ("Message Passing Interface", Interfaz de Paso de Mensajes) es un estándar que define la sintaxis y la semántica de las funciones contenidas en una biblioteca de paso de mensajes diseñada para ser usada en programas que exploten la existencia de múltiples procesadores.

El paso de mensajes es una técnica empleada en programación concurrente para aportar sincronización entre procesos y permitir la exclusión mutua, de manera similar a como se hace con los semáforos, monitores, etc.

Su principal característica es que no precisa de memoria compartida, por lo que es muy importante en la programación de sistemas distribuidos.

Los elementos principales que intervienen en el paso de mensajes son el proceso que envía, el que recibe y el mensaje.

Dependiendo de si el proceso que envía el mensaje espera a que el mensaje sea recibido, se puede hablar de paso de mensajes síncrono o asíncrono. En el paso de mensajes asíncrono, el proceso que envía, no espera a que el mensaje sea recibido, y continúa su ejecución, siendo posible que vuelva a generar un nuevo mensaje y a enviarlo antes de que se haya recibido el anterior. Por este motivo se suelen emplear buzones, en los que se almacenan los mensajes a espera de que un proceso los reciba. Generalmente empleando este sistema, el proceso que envía mensajes sólo se bloquea o para, cuando finaliza su ejecución, o si el buzón está lleno. En el paso de mensajes síncrono, el proceso que envía el mensaje espera a que un proceso lo reciba para continuar su ejecución. Por esto se suele llamar a esta técnica encuentro, o rendezvous. Dentro del paso de mensajes síncrono se engloba a la llamada a procedimiento remoto, muy popular en las arquitecturas cliente/servidor.

La Interfaz de Paso de Mensajes (conocido ampliamente como MPI, siglas en inglés de Message Passing Interface) es un protocolo de comunicación entre computadoras. Es el estándar para la comunicación entre los nodos que ejecutan un programa en un sistema de memoria distribuida. Las implementaciones en MPI consisten en un conjunto de bibliotecas de rutinas que pueden ser utilizadas en programas escritos en los lenguajes de programación C, C++, Fortran y Ada. La ventaja de MPI sobre otras bibliotecas de paso de mensajes, es que los programas que utilizan la biblioteca son portables (dado que MPI ha sido implementado para casi toda arquitectura de memoria distribuida), y rápidos, (porque cada implementación de la biblioteca ha sido optimizada para el hardware en la cual se ejecuta).

Historia

Al diseñarse MPI, se tomaron en cuenta las características más atractivas de los sistemas existentes para el paso de mensajes, en vez de seleccionar uno solo de ellos y adoptarlo como el estándar, resultando así, en una fuerte influencia para MPI los trabajos hechos por IBM, INTEL, NX/, Express, nCUBE's Vernex, p4 y PARMACS. Otras contribuciones importantes provienen de Zipcode, Chimp, PVM, Chameleon y PICL.

El esfuerzo para estandarizar MPI involucró a cerca de 60 personas de 40 organizaciones diferentes principalmente de EE.UU. y Europa.

La mayoría de los vendedores de computadoras concurrentes estaban involucrados con MPI, así como con investigadores de diferentes universidades, laboratorios del gobierno e industrias.

El proceso de estandarización comenzó en el taller de estándares para el paso de mensajes en un ambiente con memoria distribuida, patrocinado por el Centro de Investigación en Computación Paralela en Williamsburg, Virginia, Estados Unidos (abril 29-30 de 1992).

Se llegó a una propuesta preliminar conocida como MPI1, enfocada principalmente en comunicaciones punto a punto sin incluir rutinas para comunicación colectiva y no presentaba tareas seguras.

El estándar final por el MPI fue presentado en la conferencia de Supercómputo en noviembre de 1993, constituyéndose así el foro para el MPI.

En un ambiente de comunicación con memoria distribuida en la cual las rutinas de paso de mensajes de nivel bajo, los beneficios de la estandarización son muy notorios. La principal ventaja al establecer un estándar para el paso de mensajes es la portabilidad y el ser fácil de utilizar. MPI-1 apareció en 1994, el estándar MPI-2 fue lanzado en 1997

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