【MPI学习1】简单MPI程序示例

有了apue的基础，再看mpi程序多进程通信就稍微容易了一些，以下几个简单程序来自都志辉老师的那本MPI的书的第七章。

现在ubuntu上配置了一下mpich的环境：

http://www.cnblogs.com/liyanwei/archive/2010/04/26/1721142.html

注意，为了编译运行方便，在~/.bashrc文件中添加mpi的两个环境变量

设置完之后注意执行source ~/.bashrc命令

程序1 计时功能

主要用到的MPI_Wtime()这个函数

 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <unistd.h>
 #include "mpi.h"

 int main(int argc, char *argv[])
 {
     int err = ;
     double t1, t2;
     double tick;
     int i;

     MPI_Init(&argc, &argv);
     t1 = MPI_Wtime();
     t2 = MPI_Wtime();
     if (t2-t1>0.0 || t2-t1<0.0) {
         err++;
         fprintf(stderr, "two successive calls to MPI_Wtime gave strange results: (%f)(%f)\n", t1, t2);
     }

     for( i=; i<; i++)
     {
         t1 = MPI_Wtime();
         sleep();
         t2 = MPI_Wtime();
         if (t2-t1>=(-0.1) && t2-t1<=) {
             break;
         }
         if (t2-t1>5.0) {
             i = ;
         }
     }
     if (i==) {
         fprintf(stderr, "timer around sleep(1) did not give 1 second; gave %f\n", t2-t1);
         err++;
     }
     tick = MPI_Wtick();
     if (tick>1.0 || tick<0.0) {
         err++;
         fprintf(stderr, "MPI_Wtick gave a strange result:(%f)\n", tick);
     }
     MPI_Finalize();
 }

执行结果如下（在程序中故意设定了触发问题）：

程序2 进程间数据接力传送

这里主要是MPI_Send和MPI_Recv两个函数，发送和接受来自其他进程的消息

代码如下：

 #include <stdio.h>
 #include "mpi.h"

 int main(int argc, char *argv[])
 {
     int rank, value, size;
     MPI_Status status;
     MPI_Init(&argc, &argv);
     MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank); /*当前进程在MPI_COMM_WORLD这个通信组下面 编号是多少*/
     MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size); /*MPI_COMM_WORLD这个通信组下面 有多少个进程*/
     do {
         if (rank==) {
             fprintf(stderr, "\nPlease give new value=");
             scanf("%d",&value);
             fprintf(stderr, "%d read <-<- (%d)\n",rank,value);
             /*必须至少有两个进程的时候 才能进行数据传递*/
             if (size>) {
                 MPI_Send(&value, , MPI_INT, rank+, , MPI_COMM_WORLD);
                 fprintf(stderr, "%d send (%d)->-> %d\n", rank,value,rank+);
             }
         }
         else {
             MPI_Recv(&value, , MPI_INT, rank-, , MPI_COMM_WORLD, &status);
             fprintf(stderr, "%d receive(%d)<-<- %d\n",rank, value, rank-);
             if (rank<size-) {
                 MPI_Send(&value, , MPI_INT, rank+, , MPI_COMM_WORLD);
                 fprintf(stderr, "%d send (%d)->-> %d\n", rank, value, rank+);
             }
         }
         MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);
     }while(value>=);
     MPI_Finalize();
 }

执行结果如下：

这里注意运行时候，参数 -np 4的意思是设置开启4个进程

程序3 进程间互相发送数据

 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 #include "mpi.h"

 void Hello(void);

 int main(int argc, char *argv[])
 {
     int me, option, namelen, size;
     char process_name[MPI_MAX_PROCESSOR_NAME];
     MPI_Init(&argc, &argv);
     MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &me);
     MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size);

     if (size < ) {
         fprintf(stderr, "system requires at least 2 processes");
         MPI_Abort(MPI_COMM_WORLD, );
     }
     MPI_Get_processor_name(process_name, &namelen);
     fprintf(stderr, "Process %d is alive on %s\n", me, process_name);
     MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);
     Hello();
     MPI_Finalize();
 }

 void Hello()
 {
     int nproc, me;
     int type = ;
     int buffer[], node;
     MPI_Status status;
     MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &me);
     MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &nproc);
     if (me==) {
         printf("\nHello test from all to all\n");
         fflush(stdout);
     }
     for(node = ; node < nproc; node++)
     {
         if (node != me) {
             buffer[] = me;
             buffer[] = node;
             MPI_Send(buffer, , MPI_INT, node, type, MPI_COMM_WORLD);
             MPI_Recv(buffer, , MPI_INT, node, type, MPI_COMM_WORLD, &status);
             if (buffer[] != node || buffer[] != me) {
                 fprintf(stderr, "Hello: %d != %d or %d != %d\n", buffer[], node, buffer[], me);
                 printf("Mismatch on hello process ids; node = %d\n",node);
             }
             printf("Hello from %d to %d\n",me,node);
             fflush(stdout);
         }
     }
 }

执行结果如下：

程序4 多个进程向一个进程发送消息

 #include "mpi.h"
 #include <stdio.h>

 int main(int argc, char *argv[])
 {
     int rank, size, i, buf[];
     MPI_Status status;
     MPI_Init(&argc, &argv);
     MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);
     MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size);
     if (rank==) {
         /*主进程不断接收从各个进程发送过来的消息*/
         for(i=; i<*(size-); i++)
         {
             MPI_Recv(buf, , MPI_INT, MPI_ANY_SOURCE, MPI_ANY_TAG, MPI_COMM_WORLD, &status);
             printf("Msg=%d from %d with tag %d\n",buf[], status.MPI_SOURCE, status.MPI_TAG);
         }
     }
     else {
         /*其他进程向主进程发送消息*/
         for(i=; i<; i++)
         {
             buf[] = rank+i;
             MPI_Send(buf, , MPI_INT, , i, MPI_COMM_WORLD);
         }
     }
     MPI_Finalize();
 }

执行结果如下：

上面几个程序的核心是MPI_Send和MPI_Recv，在上面的程序中来看，这两个函数都是阻塞函数。

因此，进程之间如果有消息的互相发送和接收，就可能会产生死锁现象。

这个书上P47~49有说明，但是由于涉及到MPI通讯模式的问题，因此留到后面再看。

这几个程序目的是为了数据mpi的编译运行环境以及一些基本函数，后面开始学习并行程序的设计方法。