【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 = 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)
", 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
", t2-t1);
        err++;
    }
    tick = MPI_Wtick();
    if (tick>1.0 || tick<0.0) {
        err++;
        fprintf(stderr, "MPI_Wtick gave a strange result:(%f)
", 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==0) {
            fprintf(stderr, "
Please give new value=");
            scanf("%d",&value);
            fprintf(stderr, "%d read <-<- (%d)
",rank,value);
            /*必须至少有两个进程的时候 才能进行数据传递*/
            if (size>1) {
                MPI_Send(&value, 1, MPI_INT, rank+1, 0, MPI_COMM_WORLD);
                fprintf(stderr, "%d send (%d)->-> %d
", rank,value,rank+1);
            }
        }
        else {
            MPI_Recv(&value, 1, MPI_INT, rank-1, 0, MPI_COMM_WORLD, &status);
            fprintf(stderr, "%d receive(%d)<-<- %d
",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
", rank, value, rank+1);
            }
        }
        MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);
    }while(value>=0);
    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 < 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
", 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("
Hello test from all to all
");
        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
", buffer[0], node, buffer[1], me);
                printf("Mismatch on hello process ids; node = %d
",node);
            }
            printf("Hello from %d to %d
",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[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) {
        /*主进程不断接收从各个进程发送过来的消息*/
        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
",buf[0], status.MPI_SOURCE, status.MPI_TAG);
        }
    }
    else {
        /*其他进程向主进程发送消息*/
        for(i=0; i<5; i++)
        {
            buf[0] = rank+i;
            MPI_Send(buf, 1, MPI_INT, 0, i, MPI_COMM_WORLD);
        }
    }
    MPI_Finalize();
}

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。