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開始使用EFA和 MPI - Amazon Elastic Compute Cloud

本文為英文版的機器翻譯版本,如內容有任何歧義或不一致之處,概以英文版為準。

開始使用EFA和 MPI

本教學課程可協助您針對HPC工作負載啟MPI用EFA且已啟用的執行個體叢集。在本教學課程中,您將執行下列步驟:

步驟 1:準備EFA已啟用的安全性群組

EFA需要安全性群組,該群組允許進出安全性群組本身的所有輸入和輸出流量。下列程序會建立一個安全性群組,允許所有輸入和輸出流量進出本身,並允許來自任何IPv4位址的輸入SSH流量進行SSH連線。

重要

此安全群組僅供測試之用。對於生產環境,建議您建立輸入SSH規則,該規則僅允許來自您連線的 IP 位址的流量,例如電腦的 IP 位址或區域網路中的一系列 IP 位址。

如需其他案例,請參閱 不同使用案例的安全群組規則

若要建立EFA已啟用的安全性群組
  1. 在打開 Amazon EC2 控制台 https://console.aws.amazon.com/ec2/

  2. 在導覽窗格中,選擇 Security Groups (安全群組),然後選擇 Create Security Group (建立安全群組)。

    Create Security Group (建立安全群組) 視窗中,執行下列動作:

    對於 Security group name (安全群組名稱),輸入安全群組的描述性名稱,例如 EFA-enabled security group

    (選用) 對於 Description (描述),輸入安全群組的簡短描述。

    在VPC中 VPC ,選取您要啟用已啟EFA用執行個體的目標。

    選擇 Create Security Group (建立安全群組)。

    選取您建立的安全群組,在 Details (詳細資料) 索引標籤上,複製 Security group ID (安全群組 ID)。

    在仍然選取安全群組的情況下,依序選取 Actions (動作) 和 Edit inbound rules (編輯傳入規則),然後執行下列動作。

    選擇 新增規則

    針對 類型 ,選擇 所有流量

    若為 Source type (來源類型),選擇 Custom (自訂),然後將您複製的安全群組 ID 貼到欄位中。

    選擇 新增規則

    針對 Type (類型) ,選擇 SSH

    針對「 來源類型 」,選擇「 隨處- 」IPv4。

    選擇 儲存規則

    在仍然選取安全群組的情況下,依序選取 Actions (動作) 和 Edit outbound rules (編輯傳出規則),然後執行下列動作。

    選擇 新增規則

    針對 類型 ,選擇 所有流量

    若為 Destination type (目的地類型),選擇 Custom (自訂),然後將您複製的安全群組 ID 貼到欄位中。

    選擇 儲存規則

    步驟 2:啟動暫時執行個體

    啟動可用來安裝和設定EFA軟體元件的暫時執行個體。您可以使用此執行個體建立EFA已啟用的執行個體,AMI從中啟動EFA已啟用的執行個體。

    啟動暫時執行個體
    1. 在打開 Amazon EC2 控制台 https://console.aws.amazon.com/ec2/

    2. 在導覽窗格中,選擇 Instances (執行個體),接著選擇 Launch Instances (啟動執行個體) 來開啟新的啟動執行個體精靈。

      ( 選用 ) 在 Name and tags (名稱和標籤) 區段中,為執行個體命名,例如, EFA-instance 。該名稱將指派作為執行個體的資源標籤 ( Name= EFA-instance )。

      在「 應用程式和作業系統映像 」區段中,AMI為其中一個 支援的作業系統 選取一個。

      Instance type (執行個體類型) 區段中,選取 支援的執行個體類型

      Key pair (金鑰對) 區段中,選取要用於執行個體的金鑰對。

      Network settings (網路設定) 區段,選擇 Edit (編輯),接著執行下列動作:

      對於 Subnet (子網) ,請選擇要在其中啟動執行個體的子網。如果您未選取子網路,則無法啟用的執行個體EFA。

      針對 Firewall (security groups) (防火牆 (安全群組)),選取 Select existing security group (選取現有的安全群組),接著選取您在前一個步驟中建立的安全群組。

      展開 Advanced network configuration (進階網路組態) 區段,並針對 Elastic Fabric Adapter ,選取 Enable (啟用)。

      儲存 區段中,根據需求設定磁碟區。

      在右邊的 Summary (摘要) 面板中,選擇 Launch instance (啟動執行個體)。

      步驟 3:安裝 EFA 軟體

      安EFA裝在暫存執行個體EFA上支援所需的已啟用核心、EFA驅動程式、Libfabric 和 Open MPI 堆疊。

      這些步驟會因您打算搭配「開啟」MPI、「Intel」或「EFA開放」MPI 和「IntelMPI」搭配使用而有所不同MPI。

      安裝 EFA 軟體
      1. 連接至您啟動的執行個體。如需詳細資訊,請參閱 使用 Connect 到您的 Linux 執行個體 SSH

        為確保所有軟體套件皆為最新版本,請對您的執行個體執行快速軟體更新。此程序可能需要幾分鐘的時間。

        Amazon Linux 2023, Amazon Linux 2, 7 月 8 日, CentOS 7, 洛基 Linux RHEL 8/9

        $ sudo yum update -y

        Ubuntu 和 Debian

        $ sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade -y

        SUSELinux 企業版

        $ sudo zypper update -y

        重新啟動執行個體並重新連線至其中。

        下載 EFA 軟體安裝檔案。軟體安裝檔案已封裝成壓縮 tarball ( .tar.gz ) 檔案。若要下載最新 穩定 版本,請使用下列命令:

        $ C:\> curl -O https://efa-installer.amazonaws.com/aws-efa-installer-1.33.0.tar.gz

        您也可以在之前的命令中以 latest 取代版本號碼,以取得最新版本。

        ( 選擇 性) 驗證 EFA tarball ( .tar.gz ) 檔案的真實性與完整性。

        我們建議您執行這項操作來確認軟體發行者的身分,並檢查檔案自發行以來並未遭到變更或損毀。如果您不想驗證 tarball 檔案,請略過此步驟。

        注意

        或者,如果您想要使用MD5或SHA256總和檢查碼來驗證 tarball 檔案,請參閱。 使用總和檢查碼驗證EFA安裝程式

        下載公開GPG金鑰並將其匯入您的金鑰圈。

        $ wget https://efa-installer.amazonaws.com/aws-efa-installer.key && gpg --import aws-efa-installer.key

        命令應傳回金鑰值。請記下金鑰的值,因為下一個步驟將需要它。

        驗證GPG金鑰的指紋。執行以下命令,並指定上一步驟中的金鑰值。

        $ gpg --fingerprint key_value

        命令應傳回與 4E90 91BC BB97 A96B 26B1 5E59 A054 80B1 DD2D 3CCC 相同的指紋。如果指紋不匹配,請不要運行EFA安裝腳本,然後聯繫 AWS Support。

        下載簽章檔案並驗證 EFA tarball 檔案的簽章。

        $ wget https://efa-installer.amazonaws.com/aws-efa-installer-1.33.0.tar.gz.sig && gpg --verify ./aws-efa-installer-1.33.0.tar.gz.sig

        下面顯示了範例輸出。

        gpg: Signature made Wed 29 Jul 2020 12:50:13 AM UTC using RSA key ID DD2D3CCC gpg: Good signature from "Amazon EC2 EFA <[email protected]>" gpg: WARNING: This key is not certified with a trusted signature! gpg: There is no indication that the signature belongs to the owner. Primary key fingerprint: 4E90 91BC BB97 A96B 26B1 5E59 A054 80B1 DD2D 3CCC

        如果結果包含 Good signature ,而指紋與上一個步驟中傳回的指紋相符,請繼續下一個步驟。如果沒有,請不要運行EFA安裝腳本,然後聯繫 AWS Support。

    3. 從壓縮的 .tar.gz 檔案中解壓縮檔案,然後導覽至解壓縮的目錄。

      $ C:\> tar -xf aws-efa-installer-1.33.0.tar.gz && cd aws-efa-installer

      安裝 EFA 軟體。根據使用案例而定,執行以下其中一個命令。

      注意

      EFA不支援NVIDIAGPUDirect使用 SUSE Linux 。如果您使用的是 SUSE Linux,則必須另外指定 --skip-kmod 選項以防止 kmod 安裝。根據預設,SUSELinux 不允許 out-of-tree 核心模組。

      Open MPI and Intel MPI

      如果您打算EFA搭配「開放」MPI 和「Intel」使用MPI,您必須使用 Libfabric 與開放式來安裝EFA軟體MPI,而且您 必須完成「步驟 5:安裝 Intel MPI 」。

      若要使用 Libfabric 安裝EFA軟體並開啟MPI,請執行下列命令。

      注意

      從 EFA 1.30.0 開始,預設會安裝「開啟 MPI 4」和「開啟 MPI 5」。您可以選擇性地指定要安裝MPI的 Open 版本。要僅安裝打開 MPI 4,包括 --mpi=openmpi4 。要僅安裝打開 MPI 5,包括 --mpi=openmpi5 。若要同時安裝這兩種版本,請忽略 --mpi 選項。

      $ sudo ./efa_installer.sh -y

      Libfabric 會安裝到 /opt/amazon/efa 。打開 MPI 4 安裝到 /opt/amazon/openmpi 。打開 MPI 5 安裝到 /opt/amazon/openmpi5

      Open MPI only

      如果您打算在「MPI僅EFA開啟」中使用,則必須使用 Libfabric 和「開啟」來安裝EFA軟體MPI,並且可以 略過「步驟 5:安裝 Intel MPI 」。若要使用 Libfabric 安裝EFA軟體並開啟MPI,請執行下列命令。

      注意

      從 EFA 1.30.0 開始,預設會安裝「開啟 MPI 4」和「開啟 MPI 5」。您可以選擇性地指定要安裝MPI的 Open 版本。要僅安裝打開 MPI 4,包括 --mpi=openmpi4 。要僅安裝打開 MPI 5,包括 --mpi=openmpi5 。若要同時安裝這兩種版本,請忽略 --mpi 選項。

      $ sudo ./efa_installer.sh -y

      Libfabric 會安裝到 /opt/amazon/efa 。打開 MPI 4 安裝到 /opt/amazon/openmpi 。打開 MPI 5 安裝到 /opt/amazon/openmpi5

      Intel MPI only

      如果您MPI只打算EFA與 Intel 搭配使用,您可以在沒有 Libfabric 和開啟MPI的情況下安裝EFA軟體。在這種情況下,英特爾MPI使用其嵌入式利布。如果您選擇這樣做,您 必須完成步驟 5:安裝 Intel MPI

      若要在不使用 Libfabric 並開啟的情況下安裝EFA軟體MPI,請執行下列命令。

      $ sudo ./efa_installer.sh -y --minimal

      如果EFA安裝程式提示您重新啟動執行個體,請執行此動作,然後重新連線至執行個體。否則,請登出執行個體,然後重新登入以完成安裝。

      步驟 4:( 可選 )啟用打開 MPI 5

      注意

      只有在您打算使用「開啟 MPI 5」時才執行此步驟。

      從 EFA 1.30.0 開始,預設會安裝「開啟 MPI 4」和「開啟 MPI 5」。或者,您可以選擇僅安裝「打開 MPI 4」或「打開 MPI 5」。

      如果您選擇在 步驟 3:安裝EFA軟體中安裝 Open MPI 5,並且打算使用它,則必須執行以下步驟來啟用它。

      啟用「開啟 MPI 5」
      1. 將「開啟 MPI 5」新增至PATH環境變數。

        $ module load openmpi5

        確認已啟用「開啟 MPI 5」以供使用。

        $ which mpicc

        該命令應返回 Open MPI 5 安裝目錄- /opt/amazon/openmpi5

        ( 選擇性 ) 若要確保每次執行個體啟動時都會將 Open MPI 5 新增至PATH環境變數,請執行下列動作:

        bash shell

        module load openmpi5 新增至 /home/ username /.bashrc /home/ username /.bash_profile

        csh and tcsh shells

        module load openmpi5 新增至 /home/ username /.cshrc

        如果您需要從PATH環境變數中移除 Open MPI 5,請執行下列命令,並從 shell 啟動程序檔中移除該命令。

        $ module unload openmpi5

        步驟 5:( 可選 )安裝英特爾 MPI

        重要

        只有在您打算使用 Intel 時才執行此步驟MPI。如果您只打算使用「打開」MPI,請跳過此步驟。

        Intel MPI 需要額外的安裝與環境變數組態。

        確保執行下列步驟的使用者具有 sudo 許可。

        若要安裝英特爾 MPI
        1. 若要下載 Intel MPI 安裝指令碼,請執行下列動作

          請造訪 Intel 網站

          在網頁的「 Intel 程式MPI庫 」區段中,選擇適用於 Linux 的 Intel 程式MPI庫 離線 安裝程式的連結。

          執行您在上一個步驟中下載的安裝指令碼。

          $ sudo bash installation_script_name.sh

          在安裝程式中,選擇 Accept & install (接受並安裝)。

          閱讀 Intel 改進計畫,選擇適當的選項,然後選擇 Begin Installation (開始安裝)。

          完成安裝時,請選擇 Close (關閉)

          根據預設,Intel MPI 會使用其內嵌式 (內部) 網格架構。您可以MPI將 Intel 設定為使用隨EFA安裝程式隨附的 Libfabric。通常情況下,EFA安裝程式隨附的 Libfabric 版本比英特爾MPI更新。在某些情況下,EFA安裝程式隨附的 Libfabric 比 Intel 更具效能。MPI若要設定 Intel MPI 使用隨EFA安裝程式隨附的 Libfabric,請根據您的殼層執行下列其中一項動作。

          bash shells

          將以下陳述式新增至 /home/ username /.bashrc /home/ username /.bash_profile

          export I_MPI_OFI_LIBRARY_INTERNAL=0
          csh and tcsh shells

          將以下陳述式新增至 /home/ username /.cshrc

          setenv I_MPI_OFI_LIBRARY_INTERNAL 0

          新增下列 source 命令到您的 shell 指令碼,從安裝目錄中獲取 vars.sh 的指令碼,從而在每次啟動執行個體時設定編譯器環境。根據 shell 而定,執行以下其中一個命令。

          bash shells

          將以下陳述式新增至 /home/ username /.bashrc /home/ username /.bash_profile

          source /opt/intel/oneapi/mpi/latest/env/vars.sh
          csh and tcsh shells

          將以下陳述式新增至 /home/ username /.cshrc

          source /opt/intel/oneapi/mpi/latest/env/vars.csh

          根據預設,如果EFA因MPI為設定錯誤而無法使用,Intel 會預設使用 TCP /IP 網路堆疊,這可能會導致應用程式效能變慢。透過將 I_MPI_OFI_PROVIDER 設定為 efa ,可防止此情況發生。如EFA果無法使MPI用,這會導致 Intel 失敗,並出現下列錯誤:

          Abort (XXXXXX) on node 0 (rank 0 in comm 0): Fatal error in PMPI_Init: OtherMPI error, MPIR_Init_thread (XXX)........: MPID_Init (XXXX)..............: MPIDI_OFI_mpi_init_hook (XXXX): open_fabric (XXXX)............: find_provider (XXXX)..........: OFI fi_getinfo() failed (ofi_init.c:2684:find_provider:

          根據 shell 而定,執行以下其中一個命令。

          bash shells

          將以下陳述式新增至 /home/ username /.bashrc /home/ username /.bash_profile

          export I_MPI_OFI_PROVIDER=efa
          csh and tcsh shells

          將以下陳述式新增至 /home/ username /.cshrc

          setenv I_MPI_OFI_PROVIDER efa

          根據預設,Intel MPI 不會列印除錯資訊。您可以指定不同的詳細資訊等級來控制偵錯資訊。可能的值 (依提供的詳細資訊量排序) 為: 0 (預設)、 1 2 3 4 5 。等級 1 和更高等級會列印 libfabric version libfabric provider 。用 libfabric version 來檢查 Intel MPI 是否正在使用安裝程式隨附的內部 Libfabric 或是隨附於安裝程式的 Libfabric。EFA如果它使用的是內部 Libfabric,則版本字尾為 impi 。用 libfabric provider 於檢查 Intel MPI 正在使用EFA或 TCP /IP 網路。如果它正在使用EFA,則值為 efa 。如果它使用 TCP /IP,則值為 tcp;ofi_rxm

          若要啟用偵錯資訊,請根據您的 shell 執行以下其中一個命令。

          bash shells

          將以下陳述式新增至 /home/ username /.bashrc /home/ username /.bash_profile

          export I_MPI_DEBUG=value
          csh and tcsh shells

          將以下陳述式新增至 /home/ username /.cshrc

          setenv I_MPI_DEBUG value

          根據預設,Intel MPI 會使用作業系統的共用記憶體 ( shm ) 進行節點內部通訊,而且僅使用 Libfabric ( ofi ) 進行節點間通訊。通常,此組態可提供最佳效能。不過,在某些情況下,Intel MPI shm 網狀架構可能會造成某些應用程式無限期懸置。

          若要解決這個問題,您可以強制 Intel 使MPI用 Libfabric 進行節點內部與節點間通訊。為此,請根據您的 shell,執行以下其中一個命令。

          bash shells

          將以下陳述式新增至 /home/ username /.bashrc /home/ username /.bash_profile

          export I_MPI_FABRICS=ofi
          csh and tcsh shells

          將以下陳述式新增至 /home/ username /.cshrc

          setenv I_MPI_FABRICS ofi
          注意

          EFALibfabric 提供者會使用作業系統的共用記憶體進行節點內部通訊。這表示將 I_MPI_FABRICS 設定為 ofi 可產生與預設 shm:ofi 組態類似的效能。

          登出執行個體,然後重新登入。

          如果您不想再使用 IntelMPI,請從殼層啟動程序檔中移除環境變數。

          步驟 6:停用 ptrace 保護

          為了改善HPC應用程式的效能,當處理序在同一個執行個體上執行時,Libfabric 會使用執行個體的本機記憶體進行處理序間通訊。

          共用記憶體功能使用跨記憶體連接 (CMA), ptrace 保護 不支援此功能。如果您使用的 Linux 發行套件依預設已啟用 ptrace 防護,例如 Ubuntu,您必須停用該保護。如果您的 Linux 發行套件依預設未啟用 ptrace 保護,請略過此步驟。

          停用 ptrace 保護

          請執行下列其中一項:

          $ sudo sysctl -w kernel.yama.ptrace_scope=0

          若要永久停用 ptrace 保護,請將 kernel.yama.ptrace_scope = 0 新增至 /etc/sysctl.d/10-ptrace.conf ,並重新啟動執行個體。

          步驟 7. 確認安裝

          確認已成功安裝
          1. 若要確認MPI已成功安裝,請執行下列命令:

            $ which mpicc

            對於 OpenMPI,返回的路徑應包括 /opt/amazon/

            對於 Intel 而言MPI,傳回的路徑應包含 /opt/intel/ 。如果您沒有得到預期的輸出,請確定您已採購 Intel 指MPI vars.sh 令碼。

            若要確認EFA軟體元件和 Libfabric 已成功安裝,請執行下列命令。

            $ fi_info -p efa -t FI_EP_RDM

            該命令應該返回有關 Libfabric 接EFA口的信息。以下範例顯示命令輸出。

            provider: efa fabric: EFA-fe80::94:3dff:fe89:1b70 domain: efa_0-rdm version: 2.0 type: FI_EP_RDM protocol: FI_PROTO_EFA

            步驟 8:安裝您的HPC應用程式

            在臨時實例上安裝HPC應用程序。安裝程序會根據特定HPC應用程式而有所不同。如需詳細資訊,請參閱 Amazon Linux 2 使用者指南 中的 管理AL2執行個體上的軟體

            注意

            如需安裝說明,請參閱HPC應用程式的文件。

            步驟 9:建立EFA已啟用 AMI

            安裝必要的軟體元件之後,您可以建立可重複使用AMI以啟動已啟用執行個體的EFA執行個體。

            若要AMI從暫存執行個體建立
            1. 在打開 Amazon EC2 控制台 https://console.aws.amazon.com/ec2/

            2. 在導覽窗格中,選擇 Instances (執行個體)。

              選取您建立的暫時執行個體,然後選取 Actions (動作)、 Image (映像)、 Create image (建立映像)。

              對於 Create image (建立映像),執行下列動作:

              在「 影像名稱 」中,輸入的描述性名稱AMI。

              (選擇性) 在 影像說明 中,輸入用途的簡短描述AMI。

              選擇 Create image (建立映像)。

              在導覽窗格中,選擇 AMIs

              找到您在列表中創建的 AMI tht。等待狀態從 pending 變為 available ,再繼續進行下一個步驟。

              步驟 10:在叢集置放群組中EFA啟動已啟用的執行個體

              使用您在 步驟 7 中建立的EFA已啟用,以及您在步驟 1 中建立的EFA已AMI啟用安全性群組,將EFA已啟用的執行個體啟動到叢集置放群組。

              將EFA已啟用的執行個體啟動到叢集配置群組並不是絕對需求。不過,我們建議您在叢集置放群組中執行EFA已啟用的執行個體,因為它會將執行個體啟動到單一可用區域中的低延遲群組。

              要確保在擴展叢集執行個體時容量可用,您可以為集群放置群組建立容量保留。如需詳細資訊,請參閱 在叢集置放群組中建立容量保留

              啟動執行個體
              1. 在打開 Amazon EC2 控制台 https://console.aws.amazon.com/ec2/

              2. 在導覽窗格中,選擇 Instances (執行個體),接著選擇 Launch Instances (啟動執行個體) 來開啟新的啟動執行個體精靈。

                ( 選用 ) 在 Name and tags (名稱和標籤) 區段中,為執行個體命名,例如, EFA-instance 。該名稱將指派作為執行個體的資源標籤 ( Name= EFA-instance )。

                在 [ 應用程式和作業系統映像 ] 區段中AMIs,選擇 [ 的],然後選取AMI您在上一個步驟中建立的。

                Instance type (執行個體類型) 區段中,選取 支援的執行個體類型

                Key pair (金鑰對) 區段中,選取要用於執行個體的金鑰對。

                Network settings (網路設定) 區段,選擇 Edit (編輯),接著執行下列動作:

                對於 Subnet (子網) ,請選擇要在其中啟動執行個體的子網。如果您未選取子網路,則無法啟用的執行個體EFA。

                針對 Firewall (security groups) (防火牆 (安全群組)),選取 Select existing security group (選取現有的安全群組),接著選取您在前一個步驟中建立的安全群組。

                展開 Advanced network configuration (進階網路組態) 區段,並針對 Elastic Fabric Adapter ,選取 Enable (啟用)。

                選用 )在 儲存 區段中,根據需求設定磁碟區。

                進階詳細資訊 區段中,針對 配置群組名稱 ,選取要在其中啟動執行個體的集群放置群組。如果您需要建立新的集群放置群組,請選取 建立新的配置群組

                在右側的「 要」面板中,針對「 執行個體數目 」,輸入您要啟動的EFA已啟用執行個體數目,然後選擇 Launch 執 行個體。

                步驟 11:終止暫時執行個體

                此時,您不再需要在 步驟 2 中啟動的執行個體。您可以終止執行個體,以停止產生費用。

                終止暫時執行個體
                1. 在打開 Amazon EC2 控制台 https://console.aws.amazon.com/ec2/

                2. 在導覽窗格中,選擇 Instances (執行個體)。

                  選取您建立的暫時執行個體,然後選取 動作 執行個體狀態 終止執行個體

                  出現確認提示時,請選擇 終止

                  步驟 12:啟用無密碼 SSH

                  若要讓應用程式能夠在叢集中的所有執行個體上執行,您必須啟用從領導節點到成員節點的無密碼SSH存取。領導節點是您在其中執行應用程式的執行個體。叢集中的其餘執行個體為成員節點。

                  啟用叢集中執行個體SSH之間的無密碼
                  1. 選取叢集中的一個執行個體作為領導節點,並與它連線。

                    在領導節點上停用 strictHostKeyChecking 並啟用 ForwardAgent 。使用您偏好的文字編輯器開啟 ~/.ssh/config ,然後新增下列命令。

                    Host * ForwardAgent yes Host * StrictHostKeyChecking no

                    產生 RSA key pair。

                    $ ssh-keygen -t rsa -N "" -f ~/.ssh/id_rsa

                    $HOME/.ssh/ 目錄中建立金鑰對。

                    變更領導節點上私有金鑰的許可。

                    $ chmod 600 ~/.ssh/id_rsa chmod 600 ~/.ssh/config

                    使用您偏好的文字編輯器開啟 ~/.ssh/id_rsa.pub 並複製該金鑰。

                    對於叢集中的每個成員節點,執行以下操作:

                    連線到執行個體。

                    使用您偏好的文字編輯器開啟 ~/.ssh/authorized_keys ,然後新增您先前複製的公有金鑰。