【MPI學習1】簡單MPI程序示例

有了apue的基礎，再看mpi程序多進程通信就稍微容易了一些，以下幾個簡單程序來自都志輝老師的那本MPI的書的第七章。

現在ubuntu上配置了一下mpich的環境：

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

注意，為了編譯運行方便，在~/.bashrc文件中添加mpi的兩個環境變量

設置完之后注意執行source ~/.bashrc命令

 

程序1 計時功能

主要用到的MPI_Wtime()這個函數

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

int main(int argc, char *argv[])
{
    int err = 0;
    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=0; i<10; i++)
    {
        t1 = MPI_Wtime();
        sleep(1);
        t2 = MPI_Wtime();
        if (t2-t1>=(1-0.1) && t2-t1<=5) {
            break;
        }
        if (t2-t1>5.0) {
            i = 9;
        }
    }
    if (i==10) {
        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();
}

執行結果如下（在程序中故意設定了觸發問題）：

 

程序2 進程間數據接力傳送

這里主要是MPI_Send和MPI_Recv兩個函數，發送和接受來自其他進程的消息

代碼如下：

#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); /*當前進程在MPI_COMM_WORLD這個通信組下面 編號是多少*/
    MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size); /*MPI_COMM_WORLD這個通信組下面 有多少個進程*/ 
    do {
        if (rank==0) {
            fprintf(stderr, "\nPlease give new value=");
            scanf("%d",&value);
            fprintf(stderr, "%d read <-<- (%d)\n",rank,value);
            /*必須至少有兩個進程的時候 才能進行數據傳遞*/
            if (size>1) {
                MPI_Send(&value, 1, MPI_INT, rank+1, 0, MPI_COMM_WORLD);
                fprintf(stderr, "%d send (%d)->-> %d\n", rank,value,rank+1);
            }
        }
        else {
            MPI_Recv(&value, 1, MPI_INT, rank-1, 0, MPI_COMM_WORLD, &status);
            fprintf(stderr, "%d receive(%d)<-<- %d\n",rank, value, rank-1);
            if (rank<size-1) {
                MPI_Send(&value, 1, MPI_INT, rank+1, 0, MPI_COMM_WORLD);
                fprintf(stderr, "%d send (%d)->-> %d\n", rank, value, rank+1);
            }
        }
        MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);
    }while(value>=0);
    MPI_Finalize();
}

執行結果如下：

這里注意運行時候，參數 -np 4的意思是設置開啟4個進程

 

程序3 進程間互相發送數據

#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 < 2) {
        fprintf(stderr, "system requires at least 2 processes");
        MPI_Abort(MPI_COMM_WORLD, 1);
    }
    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 = 1;
    int buffer[2], node;
    MPI_Status status;
    MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &me);
    MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &nproc);
    if (me==0) {
        printf("\nHello test from all to all\n");
        fflush(stdout);
    }
    for(node = 0; node < nproc; node++)
    {
        if (node != me) {
            buffer[0] = me;
            buffer[1] = node;
            MPI_Send(buffer, 2, MPI_INT, node, type, MPI_COMM_WORLD);
            MPI_Recv(buffer, 2, MPI_INT, node, type, MPI_COMM_WORLD, &status);
            if (buffer[0] != node || buffer[1] != me) {
                fprintf(stderr, "Hello: %d != %d or %d != %d\n", buffer[0], node, buffer[1], me);
                printf("Mismatch on hello process ids; node = %d\n",node);
            }
            printf("Hello from %d to %d\n",me,node);
            fflush(stdout);
        }
    }
}

執行結果如下：

 

 

程序4 多個進程向一個進程發送消息

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

int main(int argc, char *argv[])
{
    int rank, size, i, buf[1];
    MPI_Status status;
    MPI_Init(&argc, &argv);
    MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);
    MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size);
    if (rank==0) {
        /*主進程不斷接收從各個進程發送過來的消息*/
        for(i=0; i<5*(size-1); i++)
        {
            MPI_Recv(buf, 1, MPI_INT, MPI_ANY_SOURCE, MPI_ANY_TAG, MPI_COMM_WORLD, &status);
            printf("Msg=%d from %d with tag %d\n",buf[0], status.MPI_SOURCE, status.MPI_TAG);
        }
    }
    else {
        /*其他進程向主進程發送消息*/
        for(i=0; i<5; i++)
        {
            buf[0] = rank+i;
            MPI_Send(buf, 1, MPI_INT, 0, i, MPI_COMM_WORLD);
        }
    }
    MPI_Finalize();
}

執行結果如下：

 

上面幾個程序的核心是MPI_Send和MPI_Recv，在上面的程序中來看，這兩個函數都是阻塞函數。

因此，進程之間如果有消息的互相發送和接收，就可能會產生死鎖現象。

這個書上P47~49有說明，但是由於涉及到MPI通訊模式的問題，因此留到后面再看。

 

這幾個程序目的是為了數據mpi的編譯運行環境以及一些基本函數，后面開始學習並行程序的設計方法。