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parallel.pool.PollableDataQueue

クライアントとワーカーの間でのデータの送信とポーリング

説明

PollableDataQueue オブジェクトにより、計算の実行中に並列プール内のワーカーとクライアント間でデータまたはメッセージの同期送信およびポーリングができます。たとえば、中間値をクライアントに送信して、その値を別の計算に使用できます。

並列プールのワーカーからクライアントにデータを送り返すには、まずクライアントに PollableDataQueue オブジェクトを作成します。この PollableDataQueue オブジェクトを、parfor ループ、または parfeval などの他の並列言語構成に渡します。ワーカーから send を呼び出して、データをクライアントに送り返します。クライアントで poll を使用して、ワーカーから送信されたメッセージまたはデータの結果を取得します。

• 必要に応じて、PollableDataQueue を作成したワーカーまたはクライアントから send を呼び出すことができます。

• ワーカー上にキューを作成し、そのキューをクライアントに送り返すことにより、逆方向の通信を有効にできます。

  R2023b より前: ワーカーから別のワーカーにキューを送信することはできません。ワーカー間でデータを転送するには、代わりに spmd、spmdSend または spmdReceive を使用してください。

• その他すべてのハンドル オブジェクトとは異なり、PollableDataQueue インスタンスと DataQueue インスタンスはワーカーに送信されても接続されたままになります。

作成

構文

p = parallel.pool.PollableDataQueue

説明

p = parallel.pool.PollableDataQueue は、さまざまなワーカーからのメッセージ (またはデータ) の送信およびポーリングに使用できるオブジェクトを作成します。データを受信するワーカーまたはクライアント上で、PollableDataQueue を作成します。

プロパティ

QueueLength — 現在キューに保持されているアイテムの数

0 または正の整数

このプロパティは読み取り専用です。

キューからの削除待ちのデータ アイテム数。0 または正の整数として指定します。値は 0 か、または PollableDataQueue インスタンスを作成するワーカーまたはクライアント上では正の整数です。クライアントが PollableDataQueue インスタンスを作成する場合、値はすべてのワーカー上で 0 です。いずれかのワーカーが PollableDataQueue を作成する場合、値はクライアント上およびその他すべてのワーカー上で 0 です。

オブジェクト関数

poll	ワーカーから送信されたデータの取得
send	データ キューを使用したクライアントからワーカーへのデータの送信

例

parfor ループでのメッセージの送信、および結果のポーリング

PollableDataQueue を作成します。

p = parallel.pool.PollableDataQueue;

parfor ループを開始し、値 1 を持つデータなどのメッセージを送信します。

parfor i = 1
    send(p, i); 
end

結果をポーリングします。

poll(p)

1

PollableDataQueue によるデータのポーリングの詳細については、poll を参照してください。

PollableDataQueue の長さの特定

PollableDataQueue オブジェクトにメッセージを送信すると、メッセージはキューで待機します。メッセージごとに、キューの長さに 1 が加算されます。poll を使用すると、1 つのメッセージがキューから収集されます。この例では、QueueLength プロパティを使用して PollableDataQueue オブジェクトの長さを求めます。

いずれかのクライアントまたはワーカーが PollableDataQueue オブジェクトを作成すると、キューに送信されたすべてのメッセージはそのクライアントまたはワーカーのメモリに保持されます。クライアントが DataQueue オブジェクトを作成する場合、すべてのワーカー上の QueueLength プロパティは 0 です。この例ではクライアント上に PollableDataQueue オブジェクトを作成し、ワーカーからデータを送信します。

まず、1 つのワーカーをもつ並列プールを作成します。

parpool(1);

Starting parallel pool (parpool) using the 'local' profile ...
Connected to the parallel pool (number of workers: 1).

PollableDataQueue を作成します。

pdq = parallel.pool.PollableDataQueue

pdq = 
  PollableDataQueue with properties:

    QueueLength: 0

新規に作成された PollableDataQueue には空のキューがあります。parfor を使用して、ワーカー上の pdq.QueueLength を求めることができます。クライアント上のキューの長さ、およびワーカー上のキューの長さを求めます。

fprintf('On the client: %i\n', pdq.QueueLength)

On the client: 0

parfor i = 1
    fprintf('On the worker: %i\n', pdq.QueueLength)
end

On the worker: 0

キューは空であるため、クライアントとワーカーの両方で QueueLength は 0 です。次に、メッセージをキューに送信します。続いて、QueueLength プロパティを使用してキューの長さを求めます。

% Send a message first
parfor i = 1
    send(pdq, 'A message');
end

% Find the length
fprintf('On the client: %i\n', pdq.QueueLength)

On the client: 1

parfor i = 1
    fprintf('On the worker: %i\n', pdq.QueueLength)
end

On the worker: 0

QueueLength プロパティはクライアントで 1 であり、ワーカーで 0 です。poll を使用して、キューからメッセージを取得します。

msg = poll(pdq);
disp(msg)

A message

QueueLength プロパティを使用して、キューの長さを求めます。

fprintf('On the client: %i\n', pdq.QueueLength)

On the client: 0

キューの処理が完了しているため、QueueLength は 0 です。

ワーカーでの通信の受信

この例では、ワーカーでデータを受信するためのデータ キューを設定する方法を説明します。

データ キューを使用して、クライアントとワーカーの間でデータまたはメッセージを転送できます。

この例では、ワーカーで計器データを生成し、そのデータをクライアントに送り返します。信号生成の開始と停止を行うために、クライアントはデータ キューを使用してメッセージをワーカーに送信できます。これは、ワーカー上の parfeval の計算をよりスムーズに停止する方法を提供します。

3 つのワーカーをもつ並列プールを起動します。

pool = parpool("Processes",3);

Starting parallel pool (parpool) using the 'Processes' profile ...
Connected to parallel pool with 3 workers.

クライアントでのデータ受信のためのキューの設定

ワーカーからの計器データを可視化するプロットを用意して初期化します。関数 createPlots は、この例の最後で定義されています。

[fig,p] = createPlots;

DataQueue を作成し、afterEach を使用して、キューがデータを受信するたびに実行される関数を指定します。関数 receiveDataOnClient はワーカーから受信したデータをプロットするもので、この例の最後で定義しています。

clientQueue = parallel.pool.DataQueue;
afterEach(clientQueue,@(data) receiveDataOnClient(p,data));

ワーカーでの通信受信のためのキューの設定

クライアントにヘルパー PollableDataQueue を作成します。

helperClientQueue = parallel.pool.PollableDataQueue;

parfeval を使用して、並列プールの 3 つのワーカーにデータ キューを設定します。補助関数 connectToWorker は各ワーカーに一意の ID を割り当て、各ワーカーに PollableDataQueue を作成し、helperClientQueue キューを使用してデータ キューをクライアントに送信します。その後、ワーカーはクライアントからのデータ生成の開始命令を待ちます。

wkrF(1:3) = parallel.FevalFuture;
for ID = 1:3
    wkrF(ID) = parfeval(@connectToWorker,0,clientQueue,helperClientQueue,ID);
end

クライアントでは、ラベル付きワーカーのキューを受信します。これで、それらのキューを使用して各ワーカーにデータを送信できます。

allWkrQueues = struct('ID',{},'Queue',{});
for i = 1:3
    wkrQueue = poll(helperClientQueue,inf);
    allWkrQueues(wkrQueue.ID) = wkrQueue;
end

データ生成の開始と停止

次に、ワーカーにデータ生成を開始するように命令します。

for ID = 1:3
    send(allWkrQueues(ID).Queue,"Start generating data");
end

次の図は、各ワーカーが生成してクライアントに送信した計器データを示しています。

fig.Visible="on";

10 秒間データを生成します。

pause(10)

ワーカー 2 でのデータ収集を停止するために、ワーカー 2 で作成したキューを使用して、そのワーカーにメッセージを送信します。Instrument 2 のラインが約 0.9 秒で停止していることが観察できます。

send(allWkrQueues(2).Queue,"stop");

helperClientQueue キューをポーリングして、ワーカー 2 からの確認を受信します。

[status, ~] = poll(helperClientQueue,inf);
disp(status)

Data generation stopped on worker 2

他のワーカーが計算を完了するまで待機します。

wait(wkrF);

補助関数

関数 connectToWorker は、ワーカーに PollableDataQueue を作成し、それをクライアントに送信してから、wkrQueue キューをポーリングしてクライアントからの命令を待ちます。

ワーカーがクライアントからメッセージを受信すると、この関数は計器からの連続データを模したダミー信号をワーカー上に生成します。各タイム ステップで、ワーカーは clientQueue キューを使用して信号の 1 点をクライアントに送信してから、wkrQueue キューをポーリングしてそのキューにデータがあるかどうかをチェックします。受信するデータがある場合、ワーカーはデータ生成を停止し、データ生成を停止したことを確認するメッセージをクライアントに送信します。

function connectToWorker(clientQueue,helperClientQueue,ID)
% Assign an ID to this worker.
wkrQueue.ID = ID;
% Create a PollableDataQueue on this specific worker.
wkrQueue.Queue = parallel.pool.PollableDataQueue;
% Send the queue to the client.
send(helperClientQueue,wkrQueue);

% Wait for instructions from client.
[~, OK] = poll(wkrQueue.Queue,inf);
if OK
    t = 0:0.01:4;
    step = 1;
    while step < numel(t)
        % Generate dummy instrument data.
        data_point = sin(ID*2*pi*t(step));
        % Send data to client using a data queue.
        send(clientQueue,{ID,t(step),data_point});
        % Check if worker queue has data to receive and use a timeout.
        [~, OK] = poll(wkrQueue.Queue,0.1);
        if OK
            send(helperClientQueue,sprintf("Data generation stopped on worker %d",ID));
            return
        else
            step = step + 1;
        end
    end
else
    return
end
end

ワーカーからのデータを可視化するプロットを用意して初期化する関数を定義します。ワーカーごとに異なるライン プロパティを指定します。

function [fig,p] = createPlots
fig = figure(Name="Signal from Instruments",Visible="off");
t = tiledlayout(fig,3,1);
lineColor = ["k","b","g"];
p = gobjects(1,3);
for i=1:3
    nexttile(t);
    xlabel("Time (s)");
    ylabel("Amplitude");
    title(sprintf("Instrument %d",i))
    p(i) = animatedline(NaN,NaN,Color=lineColor(i));
end
end

ワーカーがクライアントにデータを送信したときにプロットを更新する関数を定義します。

function receiveDataOnClient(p,data)
addpoints(p(data{1,1}),data{1,2},data{1,3})
drawnow limitrate;
end

ヒント

• PollableDataQueue オブジェクトを使用して送信されたデータまたはメッセージは、手動でのデータ取得のみができます。クライアントでデータを受信した後に自動処理するには、代わりに parallel.pool.DataQueue オブジェクトを使用してデータを送信します。

バージョン履歴

R2017a で導入

参考

gcp | poll | parfor | send | parallel.pool.DataQueue | spmdReceive | spmdSend | parfeval | parfevalOnAll

トピック

• クラスの属性
• プロパティの属性