c언어 멀티프로세스를 이용한 행렬곱 과제 질문드립니다.

Question

안녕하세요! 학교에서 내준 과제를 하고 있는데 뜻대로 잘 되지가 않아서 질문드립니다.행렬곱 연산을 멀티프로세스를 사용하는 과제를 하고 있는데요대문자로 시작하는 함수는 wrapper함수라서 기능은 똑같습니다..!gcc 컴파일러로 컴파일하고 ./hw2 <결과 파일> 로 명령어를 주는 방식입니다!현재 제가 짠 코드는 31 * 31 행렬 두개의 곱까지는 무리 없이 수행하는데,1000 * 1000 행렬곱 연산을 하려고 하니까 중간에 삽입을 못하고 끊기더라구요..혹시 제 코드에 문제점이 보이신다면 한마디 툭 던져주시면 감사하겠습니다....! #include #include #include #include #include "wrapper.h" #include "timeft.h" #include int main(int argc, char *argv[]) { if (argc != 5) { fprintf(stderr, "Usage: ./hw2 infile1 infile2 outfile p "); return 1; } else if( atoi(argv[4]) <= 0) { fprintf(stderr, "Error: The 4th parameter should be an integer greater than zero "); return 1; } int ifd1, ifd2, ofd; double *matrix1, *matrix2, *result; // open input files ifd1 = Open(argv[1], O_RDONLY); ifd2 = Open(argv[2], O_RDONLY); // get size of input files off_t size1 = lseek(ifd1, 0, SEEK_END); off_t size2 = lseek(ifd2, 0, SEEK_END); int n = (int)sqrt(size1/8); int matrix_size = n * n; int process_count = atoi(argv[4]); if (size1 != matrix_size * sizeof(double)) { fprintf(stderr, "Error: The 1st input file size is not n*n double "); return 1; } // verify that input files have the same size if (size1 != size2) { fprintf(stderr, "The 2nd input file size is not the same as the 1st one "); return 1; } // compute matrix size if(n < process_count) { process_count = n; } // allocate memory for matrices and result matrix1 = malloc(matrix_size * sizeof(double)); matrix2 = malloc(matrix_size * sizeof(double)); result = calloc(matrix_size, sizeof(double)); // read matrices from input filess lseek(ifd1, 0, SEEK_SET); read(ifd1, matrix1, size1); close(ifd1); lseek(ifd2, 0, SEEK_SET); read(ifd2, matrix2, size2); close(ifd2); int fd[2]; if(pipe(fd) == -1) { perror("pipe"); exit(1); } for(int i = 0; i < process_count; i++) { pid_t pid = fork(); if(pid == 0) { int start = i * n / process_count; int end = ((i + 1) * n / process_count); for(int a = start; a < end; a++) { for(int j = 0; j < n; j++) { for(int k = 0; k < n; k++) { result[a * n + j] += matrix1[a * n + k] * matrix2[k * n + j]; } } } close(fd[0]); int subarray_size = (end - start) * n * sizeof(double); write(fd[1], result + start * n, subarray_size); close(fd[1]); exit(0); } else { int start = i * n / process_count; int end = ((i + 1) * n / process_count); int subarray_size = (end - start) * n * sizeof(double); int ret = read(fd[0], result + start * n, subarray_size); if (ret == -1) { perror("read"); exit(1); } } } // for(int i = 0; i < process_count; i++) // { // wait(NULL); // } close(fd[0]); // 파이프의 입력 단을 닫음 close(fd[1]); ofd = Creat(argv[3], 0644); write(ofd, result, size1); close(ofd); for(int i = 0; i < n; i++) { printf("%d 번 ", i); for(int j = 0; j < n; j++) { printf("%lf ", result[i * n + j]); } printf(" "); } // free memory free(matrix1); free(matrix2); free(result); return 0; }

-ChatGPT- · Answer

안녕하세요! 코드를 살펴보았는데, 멀티프로세스를 사용해서 행렬곱을 구하는 코드는 맞아보입니다. 그러나, 1000 x 1000 크기의 행렬 곱셈에서는 일부 문제가 발생할 수 있습니다.현재 구현된 코드에서는, 프로세스들이 각각 연산을 수행하고 그 결과를 각자 다시 파일로 쓰는 대신 파이프를 사용해 한 프로세스에서 다른 프로세스로 전달합니다. 이를 통해 디스크 I/O를 피할 수 있어서 효율적입니다. 그러나, 이 방식에서는 프로세스들이 전부 연산을 마칠 때까지 대기해야 하므로, 행렬 크기가 커질수록 대기 시간도 증가합니다.또한, 여러 프로세스가 동시에 같은 변수인 result에 접근하여 값을 변경하는데, 이 경우 result에 대한 동시 접근 문제가 발생할 수 있습니다. 이를 해결하기 위해서는 프로세스 간 공유 메모리를 사용해야 합니다.이러한 문제를 해결하기 위해서는, 프로세스들에게 각각 연산을 분배하고, 각자의 연산 결과를 모아서 계산을 완료해야 합니다. 이를 위해, 프로세스들에게 나눠줄 연산량을 적절하게 분배하는 알고리즘이 필요합니다. 대표적인 방법으로는, 행 우선 순서로 연산을 분배하는 Row-wise 방식과, 열 우선 순서로 연산을 분배하는 Column-wise 방식 등이 있습니다.또한, 공유 메모리를 사용해야 할 때는, mmap() 함수를 사용하여 메모리를 매핑하고, semaphore 를 사용하여 동기화를 수행합니다.이러한 방식으로 구현하면, 대규모 행렬 연산에서도 효율적으로 연산이 가능할 것입니다.-ChatGPT-

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