Debugging Common Issues in Multithreaded Applications

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1 TotalView による Intel Xeon Phi コードデバッグ Debugging Intel Xeon Phi Tutorial ( 日本語参考訳 )

2 Rogue Wave provides software development tools for mission-critical applications. Our trusted solutions address the growing complexity of building great software and accelerates the value gained from code across the enterprise. The Rogue Wave portfolio of complementary, cross-platform tools helps developers quickly build applications for strategic software initiatives. With Rogue Wave, customers improve software quality and ensure code integrity, while shortening development cycle times. roguewave.com 2017 Rogue Wave Software, Inc. All rights reserved. 本資料は Rogue Wave Software, Inc. が作成し ローグウェーブソフトウェアジャパン株式会社が日本語訳したものです 英語原文と日本語訳との間で内容に相違がある場合には英語原文が優先されます Rogue Wave Software, Inc.: よりダウンロードしてご参照下さい ROGUEWAVE.COM 1

3 目次 Intel Xeon Phi コプロセッサについて... 4 Intel Offload Directive を使っているホストサイドアプリケーションのデバッグ... 5 ネイティブアプリケーションのデバッグ Xeon Phi 特有の TotalView オプションと状態変数 注意 ROGUEWAVE.COM 2

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5 Intel Xeon Phi コプロセッサについて Intel Xeon Phi コプロセッサは Intel の Many Integrated Core (MIC) アーキテクチャに基づいた 60 以上のコアを含む並列処理用のコプロセッサです TotalView は v8.12 からホスト上ばかりでなく Xeon Phi で動くコードの監視 制御 デバッグができるようになりました TotalView は Intel offload directive (LEO) のあるホストサイドのアプリケーション ネイティブに Xeon Phi で動くアプリケーション ホストから立ち上げられた MPI アプリケーションで 一つ以上の Xeon Phi 上でネイティブなように動くアプリケーション をサポートします ただし ただし TotalView の MemoryScape や ReplayEngine はまだ Xeon Phi コプロセッサをサポートしていません このマニュアルではユーザは既に TotalView を使って並列 マルチプロセス あるいは MPI のアプリケーションをクラスタ環境等でデバッグすることについて知っているものとします 特に TotalView User Guide, Part IV は前提となりますので参照してください ROGUEWAVE.COM 4

6 Intel Offload Directive を使っているホストサイドアプリケーションのデバッグ Intel Offload ディレクティブは C/C++ や Fortran コードに挿入される OpenMP に似たディレクティブで Xeon Phi にオフロードするコードの部分をマークします TotalView は自動的にこれらのオフロードされるランタイムイベントを検出し すべての Xeon Phi コプロセッサで動くオフロードプロセスにデバッガをアタッチします コプロセッサでのデバッグのために TotalView は Intel の micnativeloadex ツール ( システムの /opt/ ディレクトリにインストールされている ) を用いて デバッグサーバを各 Xeon Phi コプロセッサカード上に TotalView の Xeon-Phi 用状態変数 micnativeloadex_server_launch_string で指定されているように 立ち上げます 注意! ほとんどの場合上記は問題なく行われますが もし失敗した場合は TV:: micnativeloadex_server_launch_string 変数を 10 ページの 標準の単一サーバ起動文字列を使う にあるように編集することができます 1. 普通のように TotalView をホスト上で立ち上げます 例えば totalview tx_mic_basic TotalView は tx_mic_basic というプログラムをロードしますが まだスタートさせません ROGUEWAVE.COM 5

7 2. 幾つかのブレークポイントを設定する ブレークポイントはホストのコードばかりでなくオフロードされるコードにも設定できます 例えば 25 行はオフロードされるコードですが そこにブレークポイントを設定すると このブレークポイントはオフロードが起こった後ヒットされるか あるいは ホストに利用できる Xeon Phi がない場合は ホストで動いているプログラムがブレークポイントに達したときにヒットされます 初期のブレークポイントを設定したら プログラムを実行させます 3. Go ボタンを押す コンソールには次のメッセージが出ます : Launching TotalView Debugger Server with command: micnativeloadex /nfs/toolworks/totalview.8x /linux-x86-64/ bin/tvdsvrmain_mic -d 1 -a "-callback : set_pw 755f8bfe:7512e5cc -verbosity info -cuda" ここで -d 1 は これが Xeon Phi コプロセッサ 1 ( 例えば mic0) で動いていることを示します Xeon Phi が利用できる場合は デバッグのプロセスは通常の並列デバッグと同様に行われます 最初のオフロードディレクティブをヒットすると Intel ランタイムは Xeon Phi 上で offload_main という特別なプログラムを立ち上げます TotalView はそれにアタッチします ROGUEWAVE.COM 6

8 システムに 2 つのコプロセッサがある場合は Continue を選び 次に Go をします offload_main が 2 番目のコプロセッサでスタートするとこの画面がまた出ます : この場合 デバッガはすべてのコプロセッサにアタッチしており 最初のブレークポイントまで走ります ROGUEWAVE.COM 7

9 これらの画面でのやり取りは Preferences >Parallel と設定することにより自動的にアタッチするので避けることができます : また "When a job goes parallel or calls exec()" の下にある Stop the group チェックボックスを選択することにより すべてのプロセスにアタッチし そのグループを各々のオフロードのアタッチの後停止することもできます ROGUEWAVE.COM 8

10 4. 再び Go を押します TotalView は最初のブレークポイントをヒットするまで走ります この場合は 25 行のブレークポイント 1 です これはマルチプロセス マルチスレッドのアプリケーションなので 通常のように Process あるいは Root ウィンドウで別のスレッドやプロセスにスイッチすることができ 通常のマルチスレッドやマルチプロセスのアプリケーションと同じようにデバッグできます ROGUEWAVE.COM 9

11 ネイティブアプリケーションのデバッグ Intel Xeon Phi ネイティブのデバッグ Xeon Phi コプロセッサ上でネイティブに動くアプリケーションをデバッグできます オフロードディレクティブモードと同様に TotalView はそのデバッグサーバをコプロセッサ上に立ち上げ リモートアプリケーションをスタートします "TotalView User Guide" の "Setting Up Remote Debugging Sessions" を参照してください 立ち上げには 2 つのオプションがあります : Xeon Phi のネイティブな起動文字列を使う ( デフォルト ) 標準の単一サーバ起動文字列を使う Xeon Phi ネイティブな起動文字列を使う 注意! これは TotalView Xeon Phi の設定だけに影響するもので 一般の環境設定を陽に変更することはないので 推奨する方法です この方法は次の 2 つの使用では特に有用です : ホストと Xeon Phi の両方でデバッグをするが 別々のサーバ起動文字列を保持する TotalView サーバがアクセスできる共有ファイルシステムにインストールされていない環境で TotalView を実行する 次のような起動文字列を用いて TotalView とリモートデバッグセッションをスタートします : totalview -mmic -r minnie-mic0 mic_native_hello ここで minnie-mic0 は Xeon Phi コプロセッサの XeonPhi-hostname で mic_native_hello はデバッグするプログラムです コマンドラインオプション -mmic は TV::mic_native_launch を true にセットし TV::mic_native_server_launch_string 文字列を tvdsvr を起動する文字列として選びます ROGUEWAVE.COM 10

12 TotalView をホスト上で立ち上げたにもかかわらず デバッグされるプロセスはコプロセッサ上 ( この場合は上の画面にあるように minnie-mic0 ) で走っていることに注意してください リモートホスト (CPU) 上の通常のプログラムをデバッグするのと同じ様に実行形式プログラムをデバッグします Xeon Phi コプロセッサがホストプロセッサと同じファイルシステムをアクセスすることができない場合は グローバルあるいは個人の.tvdrc ファイルの中の TV::mic_native_launch_string をカスタマイズし TotalView を -mmic フラグ付きでスタートし Xeon Phi コプロセッサ上でデバッグするようにします 例えば dset TV::mic_native_server_launch_string{ //1 ssh -n %R "/bin/rm -f /tmp/tvdsvrmain%k"; //2 scp %B/tvdsvrmain%K %R:/tmp/tvdsvrmain_mic; //3 ssh -n %R -n "/tmp/tvdsvrmain%k -callback %L -set_pw %P -verbosity %V %F" } //1 以前の tvdsvrmain_mic を削除する //2 インストレーションディレクトリからコプロセッサ上の /tmp/ ディレクトリにコピーする //3 Xeon Phi コプロセッサでサーバをスタートする ROGUEWAVE.COM 11

13 これで次の起動文字列を使って TotalView を立ち上げ リモートデバッグをスタートすることができます : totalview -mmic -r XeonPhi-hostname mic_native_hello 標準の単一サーバ起動文字列を使う この方法は TotalView がすべての Xeon Phi からアクセスできるファイルシステムにインストールされている場合有用です この場合 TV::server_launch_string 変数で制御される標準のサーバ起動文字列を使うことができます これはまた Total View Preferences ページの Launch String タブでセットできます 実行形式プログラムファイルがコプロセッサとホストの両方から見えるとすると 次のコマンドによりスタートすることができます : totalview -r XeonPhi-hostname mic_native_hello ここで XeonPhi-hostname は Xeon Phi コプロセッサで mic_native_hello はデバッグするプログラムです TotalView はそのデバッグサーバをスタートし コンソールに次のメッセージを表示します : Launching TotalView Debugger Server with command: rsh host-mic0 -n "/nfs/toolworks/totalview.8x /linux-x86-64/bin/ tvdsvr -working_directory <Current_dir> -callback : set_pw 755f8bfe:7512e5cc -verbosity info -cuda" ここで 次の点に注意してください : デフォルトのリモート起動コマンドは rsh です 従って これをユーザの使っている起動コマンド - 例えば ssh - に 一つの Launch Strings UI 設定あるいは env TVDSVRLAUNCHCOMMAND=ssh と設定することにより変更する必要があります tvdsvr の場所 (/nfs/toolworks/totalview.8x /linux-x86-64/bin/) はコプロセッサからアクセスできなければなりません 実行形式プログラムファイルへのパス <Current_dir> も同様にアクセスできること もしアクセスできない場合は それを変更するかあるいは環境変数でそれを定義する必要があります もしファイルシステムがここで述べたものと違う場合は 実行形式ファイルと tvdsvrmain_mic をホストとコプロセッサの /tmp/ にコピーし 起動文字列をデフォルトの %C %R -n "%B/tvdsvr%K -working_directory %D -callback %L -set_pw %P %F" から 例えば ssh %R -n "/tmp/tvdsvrmain_mic -working_directory /tmp/ -callback %L - set_pw %P %F" に変更してください 注意! これらの変更を保存した後 Xeon Phi の起動文字列への更新を戻さずに Linux/x86-64 のリモートマシンでリモートデバッグを実行することができないことがあります このため 前に述べた Xeon Phi ネイティブな起動文字列を使う の方法を推奨します ROGUEWAVE.COM 12

14 ネイティブな MPI 並列アプリケーションをデバッグする Xeon Phi コプロセッサ上の MPI 並列アプリケーションのデバッグは CPU ベースのクラス化環境での並列アプリケーションのデバッグと何ら変わりません また 前の "Xeon Phi ネイティブデバッグ " で述べたように コプロセッサ上にデバッグサーバを起動する 2 つの方法も使うことができます しかし TotalView のクラシカルな起動方法 ( すなわち totalview -args mpiexec ) を使わねばなりません 標準の MPI ライブラリを Xeon Phi コプロセッサにコピーすることに加えて libmpi_dbg.so とおそらく libmpi_dbg_mt.so ライブラリもコピーする必要があります (MPI がアクセス可能なシェアードファイルシステムにインストールされている場合はこの問題はありません ) Intel MPI でデバッグをスタートするには 最初に TotalView なしでプログラムを実行できることを確かめてください : mpiexec -np 40 -host XeonPhi-hostname -wdir /tmp/./tx_basic_mpi それから mpiexec の前に totalview -args を加えて下さい : totalview -args mpiexec -np 40 -host XeonPhi-hostname -wdir /tmp/ \./tx_basic_mpi あるいは mic_native_server_launch_string を使います : totalview -mmic -args mpiexec -np 40 -host XeonPhi-hostname \ -wdir /tmp/./tx_basic_mpi ROGUEWAVE.COM 13

15 また マルチホスト マルチカードの MPI ジョブも同じ様にデバッグできます : totalview -args mpiexec -np 5 -host host1-mic0 -wdir /tmp/ \./tx_basic_mpi : -np 5 -host host1-mic1 -wdir /tmp/./tx_basic_mpi あるいは totalview -mmic -args mpiexec -np 250 -hosts host1-mic0, \ host1-mic1,host2-mic0,host2-mic1./tx_basic_mpi Xeon Phi コプロセッサ上でマルチホストの MPI アプリケーションをデバッグする場合は 次の条件を満たす必要があります : 各 Xeon Phi コプロセッサは自身の IP アドレスを持ち TotalView を動かすフロントホストノードからアクセスできること TotalView はグローバル領域にインストールされ 配置されている各コプロセッサからアクセスできること これにより 各コプロセッサで tvdsvr_mic をスタートでき あるいは mic_native_server_launch_string を用いて tvdsvr をコピーできます 2 つの Xeon Phi コプロセッサを走らせているときの Root Window を示します : ROGUEWAVE.COM 14

16 Xeon Phi 特有の TotalView オプションと状態変数 Xeon Phi 特有のコマンドラインオプション Xeon Phi をサポートするために 新しいオプションが totalview コマンドに追加されました -mmic リモートシステムを Xeon Phi に設定する 単一の起動文字列の代わりに mic_native_server_launch_string を用いる オプション -mmic は TV::mic_native_launch を true に設定し TV::mic_native_server_launch_string を選んで tvdsvr を起動します 注意! このオプションは TV::micnativeloadex_-server_launch_string よりも優位なので もし offload とこのオプションを用いる場合は micnativeloadex_server_launch の代わりに mic_native_server_launch_string を使います Xeon Phi 特有の状態変数 次の新しい状態変数が TotalView での Xeon Phi の対応をサポートします : TV::mic_native_launch (true:false) デフォルト :false true にセットすると これは TotalView の立ち上げで -mmic オプションを使うことと同じです TV::mic_native_server_launch_string デフォルト :{%C %R -n "%B/tvdsvr%K -working_directory %D - callback %L - set_pw %P -verbosity %V %F"} TV::mic_native_launch が true に設定されている あるいは -mmic コマンドオプションが用いられる場合 この変数は TotalView 起動する TV::micnativeloadex_server_launch_string デフォルト : {micnativeloadex %B/tvdsvrmain_mic -d %d -a "- callback %L -set_pw %P -verbosity %V %F"} Xeon Phi LEO ( オフロード ) 起動に用いられ -d %d で指定される Xeon Phi コプロセッサ上にデバッグサーバを Intel の micnativeloadex ツールを用いて起動します ここで %d はコプロセッサのインデックス番号に 1 を加えたものです 詳細は TotalView Reference Guide の The tvdsvr Command and Its Options を参照してください ROGUEWAVE.COM 15

17 注意 ZMM レジスタは YMM と表示され サポートされません ROGUEWAVE.COM 16