初识并发编程 MPI
MPI是一个跨语言的通讯协议,用于并发编程。MPI标准定义了一组具有可移植性的编程接口。
安装环境
MPICH 是开源的消息传递接口(MPI)标准的实现。
下载地址
# 解压文件
tar -xzvf mpich-3.2.1.tar.gz
cd mpich-3.2.1
# /usr/local/Cellar/mpich 改为你要安装 MPICH 的路径
./configure –-prefix=/usr/local/Cellar/mpich |& tee c.log
make |& tee m.log
make install |& tee mi.log
# 将你安装 MPICH 的路径添加到 PATH
export PATH=/usr/local/Cellar/mpich:$PATH;
编程例子
1. 简单 MPI 编程之进程识别
#include <mpi.h> // mpi 头文件
#include <stdio.h>
int main(int argc, char **argv) {
int numprocs, myid;
MPI_Init (&argc, &argv); // 初始化 MPI 执行环境
MPI_Comm_size (MPI_COMM_WORLD, &numprocs); // 获取有多少个进程属于 MPI_COMM_WORLD 通信域
MPI_Comm_rank (MPI_COMM_WORLD, &myid); // 获取当前进程的 id
if (myid == 0) {
// 进程号为0的进程执行的操作...
} else {
// 其它进程执行的操作...
}
// 所有进程都执行的操作...
MPI_Finalize(); // 结束 MPI 执行环境
return 0;
}
2. MPI 简单通信
#include <mpi.h> // mpi 头文件
#include <stdio.h>
int main(int argc, char **argv) {
int data[100], myid;
MPI_Init (&argc, &argv);
MPI_Comm_rank (MPI_COMM_WORLD, &myid);
if (myid == 0)
MPI_Send(data, 100, MPI_INT, 1, 0, MPI_COMM_WORLD);
else if (myid == 1)
MPI_Recv(data, 100, MPI_INT, 0, 0, MPI_COMM_WORLD,
MPI_STATUS_IGNORE);
MPI_Finalize(); // 结束 MPI 执行环境
return 0;
}
其中,MPI_SEND(buf, count, datatype, dest, tag, comm)
是发送消息的 API,
buf
是消息缓存区。
count
是消息大小。
datatype
是数据类型。
dest
是目的进程在指定的进程域 comm
的进程号。
tag
是用户定义的消息的类型。
MPI_RECV(buf, count, datatype, source, tag, comm, status)
是(阻塞)接收消息的 API。
source
是来源进程在指定的进程域 comm
或 MPI_ANY_SOURCE
的进程号。
tag
可以是 MPI_ANY_TAG
。
status
用来接收更多信息,可以用 MPI_STATUS_IGNORE
如果我们不需要更多信息。
编译运行程序
封装的编译器:
- 对于 C 程序:
mpicc test.c -o test
- 对于 C++ 程序:
mpicxx test.cpp -o test
- 对于 Fortran 77 程序:
mpif77 test.f -o test
- 对于 Fortran 90 程序:
mpif90 test.f90 -o test
你也可以链接其它库:mpicc test.c -o test -lm
运行:
启动 16 个进程:mpiexec -n 16 ./test
如果-n 指定的进程数超过了系统的CPU(核)数,就会报错如下:
There are not enough slots available in the system to satisfy the 16 slots
that were requested by the application:
./test
Either request fewer slots for your application, or make more slots available
for use.
进阶一些:
// 非阻塞发送。非阻塞接收为 MPI_Irecv,具体说明可以用 man 命令查询.
int MPI_Isend(const void *buf, int count, MPI_Datatype datatype, int dest, int tag,
MPI_Comm comm, MPI_Request *request)
// 检测非阻塞通信是否完成。阻塞等待为 MPI_Wait,可以等待全部(MPI_Waitall)、等待一些(MPI_Waitsome,MPI_Waitany)
nt MPI_Test( MPI_Request *request, int *flag, MPI_Status *status );
// 数据归约:通过计算收集到的多个数据得到一个数据。
int MPI_Reduce (void *sendbuf, void *recvbuf, int count, MPI_Datatype datatype, MPI_Op op, int root, MPI_Comm comm)
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