【并行计算5】MPI程序

Message-Passing Programming:MPI

一、MPI简介

1、WHAT IS MPI？

• 基础了解
  MPI =M essage P assing I nterface
  
  -MPI的library进行给出环境，对于programmer而言，MPI的API所以显得十分重要
• MPI的好处
  
• MPI的形成
  MPI集合了很多的Solution，也不断演变进行了version的转变，一开始只是计算方法的应用，后面也运行了IO的操作，和一些沟通的方式去实现问题。
  
• 编程模型
  最基础的model是communication的model
  
  一开始的时候就要决定processor的数量，决定平行的程度。
  
  每一个processor执行的都是相同的代码，通过launch到不同的branch之后，不同的branch的ID是对应不相等的。虽然做的是同样的事，但其实读的是不同数据的partition。
  
  

2、MPI的communication方式

• 宏观定义
  • 沟通的关联性定义
    
    同步通信及异步通信
  • 从函数调用定义
    
    blocking->函数做完return：等全部做完才能做其他事
    non-blocking->立即return可以继续做其他的事
    通常用blocking call模拟同步；而用non-blocking call模拟异步
    
• detail说明
  
  
  实现异步的操作主要是由于buffer的存在具体实现对应的内容，sender端就不需要等待receiver端的数据；但是如果receiver端先发出详细，这时其中的值可能是错的，因为数据还没有过来
  message buffer是通过library的api具体实现完成
  library会去check具体的数据，看是否数据传送正确

3、MPI的相关API

• 首先导入头文件

#include "mpi.h"

• MPI call
  
  对应返回的值（通过指针的形式）放在参数中进行返回，所以有些参数是为了在function中进行使用，有些参数是为了return对应的值。

在进入MPI call前必须进行：

 MPI_init();

紧接着执行MPI call的具体层级;
结束的时候要调用：

MPI_Finalize();

执行的data都会进行MPI call中的层次，调用的代码内容是完全相同的。

• communication and groups

rank的ID：确定是哪一个process,但是你要先定一个group，在group中进行沟通，但是要知道对应的ID

group决定processor交换信息的环境；同时每一个group对应的一个communicator。
当建立了communicator之后就会建立一个token，这个token会给group中的每一个成员新建一个ID进行对应的沟通传递。

MPI_COMM_WORLD//为预先进行定义的communitor

library建立了communicator之后就会给group中的成员建立ID，0开始，是不能修改的

• environment management routines
  

//初始化MPI环境，必须在MPI编程中调用，且在其他MPI call之前
MPI_Init()
//结束MPI的执行环境，在这之后不能调用其他MPI函数
MPI_Finalize()
//确定group中的processes个数
MPI_Comm_size(comm,&size)
//在communicator中确定调用process的rank
//rank对应task ID
MPI_Comm_rank(comm.&rank)

Example展示：

#include "mpi.h"
int main(int args,char *arg[]){
	int numtasks,rank,rc;
	rc=MPI_Init(&args,&argv);//rc为return call代表返回是否正确的意思
	if(rc!=MPI_SUCCESS){
			printf("ERROR starting MPI program.Terminating.\n");
			MPI_Abort(MPI_COMM_WORD,rc);//直接转入MPI_Finalize()
	}
	MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&numtasks);
	MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&rank);
	printf("Number of tasks =%d My rank=%d\n",numtasks,rank);
	MPI_Finalize();
}