MPI简介及运行方式
MPI（Message Passing Interface）是一种用于在并行计算中进行消息传递的标准。它定义了一组规范，使不同计算节点之间能够相互通信和协作。MPI主要用于分布式内存系统，允许多个处理单元（通常是不同的计算节点）并行执行任务。
下面是一个简单的MPI示例代码，展示了如何使用MPI在不同的进程之间发送和接收消息。这个例子是一个基本的"Hello, World!"程序，每个进程都打印出自己的进程号和总进程数。
#include <stdio.h>
#include <mpi.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
int rank, size;
// 初始化MPI
MPI_Init(&argc, &argv);
// 获取当前进程的进程号（rank）
MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);
// 获取总进程数
MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size);
// 打印每个进程的信息
printf("Hello from process %d of %d\n", rank, size);
// 完成MPI
MPI_Finalize();
return 0;
}
要编译和运行MPI程序，通常需要使用MPI的编译器和运行器。在大多数MPI实现中，mpicc用于编译MPI程序，而mpirun（或mpiexec）用于运行MPI程序。
使用mpicc编译上述代码：
mpicc hello_mpi.c -o hello_mpi
然后使用mpirun运行程序：
mpirun -n 4 ./hello_mpi
上述命令将启动4个进程，每个进程都执行相同的MPI程序，打印出各自的进程号和总进程数。
需要注意的是，MPI的使用可能会根据具体的MPI实现和编程语言而有所不同。上述示例是使用C语言和MPICH实现的，而其他MPI实现如OpenMPI也是常见的选择。
进程间通信示例
当使用MPI进行并行编程时，最常见的任务之一是在不同的进程之间进行数据通信。以下是一个更复杂的MPI示例，展示了如何在进程之间发送和接收数组数据：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <mpi.h>
#define ARRAY_SIZE 10
int main(int argc, char *argv[]) {
int rank, size;
int data[ARRAY_SIZE];
// 初始化MPI
MPI_Init(&argc, &argv);
// 获取当前进程的进程号（rank）
MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);
// 获取总进程数
MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size);
if (size < 2) {
fprintf(stderr, "This program requires at least 2 processes.\n");
MPI_Abort(MPI_COMM_WORLD, 1);
}
// 主进程
if (rank == 0) {
// 初始化数组数据
for (int i = 0; i < ARRAY_SIZE; ++i) {
data[i] = i * 2;
}
// 发送数据给其他进程
for (int dest = 1; dest < size; ++dest) {
MPI_Send(data, ARRAY_SIZE, MPI_INT, dest, 0, MPI_COMM_WORLD);
}
}
// 其他进程接收数据
else {
MPI_Recv(data, ARRAY_SIZE, MPI_INT, 0, 0, MPI_COMM_WORLD, MPI_STATUS_IGNORE);
// 处理接收到的数据
printf("Process %d received data: ", rank);
for (int i = 0; i < ARRAY_SIZE; ++i) {
printf("%d ", data[i]);
}
printf("\n");
}
// 完成MPI
MPI_Finalize();
return 0;
}
在这个例子中，主进程（进程0）初始化一个整数数组，并将其发送给其他进程。其他进程接收数据并打印出接收到的数组。请注意，这个例子中只有主进程有初始化数据，其他进程通过MPI接收数据。
同样，使用mpicc编译这个程序：
mpicc mpi_array_example.c -o mpi_array_example
然后使用mpirun运行：
mpirun -n 4 ./mpi_array_example
这个例子展示了MPI的基本数据通信操作，但MPI还提供了更多功能，如点对点通信、集体通信、进程拓扑等。MPI的文档通常提供了详细的信息和更多的示例。
