Práctica: Calculo Usando Pipes con Nombre

El área bajo la curva $y = \frac{1}{1+x^2}$ entre 0 y $1$ nos proporciona un método para calcular $\pi$:

$$\int_{0}^{1} \frac{4}{(1+x^2)} dx = 4 \arctan(x) \vert _{0}^{1} = 4 ( \frac{\pi}{4} - 0) = \pi$$

Esta integral puede aproximarse por la suma:

$$\pi \simeq \sum_{i=0}^{N-1} \frac{4}{N \times \left (1+ (\frac{i+0.5}{N})^2 \right)}$$ (1.1)

La suma puede hacerse en paralelo. El siguiente programa C calcula una parte de la suma:

lhp@nereida:~/Lperl/src/perl_networking/ch2$ cat -n pi.c
  1  #include <stdio.h>
  2  #include <stdlib.h>
  3
  4  main(int argc, char **argv) {
  5    int id, N, np, i;
  6    double sum, left;
  7
  8    if (argc != 4) {
  9      printf("Uso:\n%s id N np\n",argv[0]);
 10      exit(1);
 11    }
 12    id = atoi(argv[1]);
 13    N = atoi(argv[2]);
 14    np = atoi(argv[3]);
 15    for(i=id, sum = 0; i<N; i+=np) {
 16      double x = (i + 0.5)/N;
 17      sum += 4 / (1 + x*x);
 18    }
 19    sum /= N;
 20    if (id) {
 21      scanf("%lf", &left);
 22      sum += left;
 23    }
 24    fflush(stdout);
 25    printf("%lf\n", sum);
 26  //  fprintf(stderr, "[%d] %lf\n", id, sum);
 27  }

Es posible establecer un pipe entre diversas réplicas de este programa para calcular una aproximación a $\pi$. Veamos un ejemplo de ejecución en pipe:

lhp@nereida:~/Lperl/src/perl_networking/ch2$ gcc pi.c -o pi
lhp@nereida:~/Lperl/src/perl_networking/ch2$ time pi 0 1000000 4 | pi 1 1000000 4 | \
                                                  pi 2 1000000 4 | pi 3 1000000 4
3.141592

real    0m0.026s
user    0m0.070s
sys     0m0.010s

En secuencia:

lhp@nereida:~/Lperl/src/perl_networking/ch2$ time \
              (pi 0 1000000 4;  echo 0 | pi 1 1000000 4 ; echo 0 | pi 2 1000000 4 ;\
               echo 0 | pi 3 1000000 4)
0.785399
0.785398
0.785398
0.785397

real    0m0.042s
user    0m0.040s
sys     0m0.000s

Usando pipes con nombres:

lhp@nereida:~/Lperl/src/perl_networking/ch2$ mkfifo f0 f1 f2
lhp@nereida:~/Lperl/src/perl_networking/ch2$ time ((pi 0 1000000 4 >f0 &);\
     (pi 1 1000000 4 <f0 >f1  &); (pi 2 1000000 4 <f1 >f2 &); (pi 3 1000000 4 <f2))
3.141592

real    0m0.025s
user    0m0.020s
sys     0m0.010s

Escriba un programa Perl que lee/evalúa un fichero de configuración describiendo una secuencia de comandos a ejecutar. Según la opción en la línea de argumentos -p|-n|-s el programa ejecuta los comandos en pipe, pipe con nombres o en secuencia.

Escriba en un módulo UnixProcess::Composition::Simple con funciones genéricas que retornen la cadena unix que describe la composición de los comandos en secuencia, en pipe y en pipe con nombre. Sigue un ejemplo de lo que podría ser el código de la función que implanta los pipes ordinarios:

pp2@nereida:~/src/perl/pipesconnombre$ sed -ne '63,73p' pi_pipenamed_cas.pl | cat -n
 1  sub unixpipe {
 2    my @commands = @_;
 3
 4    my $lastproc = $#commands;
 5    my @cmds = map { "$commands[$_] |" } 0..$lastproc;
 6    our ($a, $b);
 7    my $cmds = reduce { "$a$b" } @cmds;
 8    chop($cmds); # Supress final |
 9
10    return $cmds;
11  }

La función hace uso de reduce que se encuentra en List::Util. Otra función que puede serle útil al escribir la práctica es all en List::MoreUtils:

die "All args must be numbers" unless all { /\d+/ and $_ > 0 } @ARGV;

Para llamar a la función unixpipe necesita preparar los comandos para que incluyan a los argumentos. Para el programa de cálculo de $\pi$ sería algo así:

@commands = map { "$command $_ $nblocks $nprocs" } 0..$nprocs-1;
my $pipe = unixpipe(@commands);
system $pipe or die "Can't execute $pipe";

Utilice IPC::Run3 para la ejecución si está instalado. Compare los tiempos obtenidos usando la función timethese del módulo Benchmark para las comparaciones. Cuando entregue la práctica acompañela de todos los ficheros necesarios.