【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

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 #include <unistd.h>
 4 #include "mpi.h"
 5
 6 int main(int argc, char *argv[])
 7 {
 8     int err = 0;
 9     double t1, t2;
10     double tick;
11     int i;
12
13     MPI_Init(&argc, &argv);
14     t1 = MPI_Wtime();
15     t2 = MPI_Wtime();
16     if (t2-t1>0.0 || t2-t1<0.0) {
17         err++;
18         fprintf(stderr, "two successive calls to MPI_Wtime gave strange results: (%f)(%f)\n", t1, t2);
19     }
20
21     for( i=0; i<10; i++)
22     {
23         t1 = MPI_Wtime();
24         sleep(1);
25         t2 = MPI_Wtime();
26         if (t2-t1>=(1-0.1) && t2-t1<=5) {
27             break;
28         }
29         if (t2-t1>5.0) {
30             i = 9;
31         }
32     }
33     if (i==10) {
34         fprintf(stderr, "timer around sleep(1) did not give 1 second; gave %f\n", t2-t1);
35         err++;
36     }
37     tick = MPI_Wtick();
38     if (tick>1.0 || tick<0.0) {
39         err++;
40         fprintf(stderr, "MPI_Wtick gave a strange result:(%f)\n", tick);
41     }
42     MPI_Finalize();
43 }

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：

 1 #include <stdio.h>
 2 #include "mpi.h"
 3
 4 int main(int argc, char *argv[])
 5 {
 6     int rank, value, size;
 7     MPI_Status status;
 8     MPI_Init(&argc, &argv);
 9     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*/
10     MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size); /*MPI_COMM_WORLD这个通信组下面 有多少个进程*/
11     do {
12         if (rank==0) {
13             fprintf(stderr, "\nPlease give new value=");
14             scanf("%d",&value);
15             fprintf(stderr, "%d read <-<- (%d)\n",rank,value);
16             /*必须至少有两个进程的时候 才能进行数据传递*/
17             if (size>1) {
18                 MPI_Send(&value, 1, MPI_INT, rank+1, 0, MPI_COMM_WORLD);
19                 fprintf(stderr, "%d send (%d)->-> %d\n", rank,value,rank+1);
20             }
21         }
22         else {
23             MPI_Recv(&value, 1, MPI_INT, rank-1, 0, MPI_COMM_WORLD, &status);
24             fprintf(stderr, "%d receive(%d)<-<- %d\n",rank, value, rank-1);
25             if (rank<size-1) {
26                 MPI_Send(&value, 1, MPI_INT, rank+1, 0, MPI_COMM_WORLD);
27                 fprintf(stderr, "%d send (%d)->-> %d\n", rank, value, rank+1);
28             }
29         }
30         MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);
31     }while(value>=0);
32     MPI_Finalize();
33 }

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

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 #include "mpi.h"
 4
 5 void Hello(void);
 6
 7 int main(int argc, char *argv[])
 8 {
 9     int me, option, namelen, size;
10     char process_name[MPI_MAX_PROCESSOR_NAME];
11     MPI_Init(&argc, &argv);
12     MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &me);
13     MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size);
14
15     if (size < 2) {
16         fprintf(stderr, "system requires at least 2 processes");
17         MPI_Abort(MPI_COMM_WORLD, 1);
18     }
19     MPI_Get_processor_name(process_name, &namelen);
20     fprintf(stderr, "Process %d is alive on %s\n", me, process_name);
21     MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);
22     Hello();
23     MPI_Finalize();
24 }
25
26 void Hello()
27 {
28     int nproc, me;
29     int type = 1;
30     int buffer[2], node;
31     MPI_Status status;
32     MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &me);
33     MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &nproc);
34     if (me==0) {
35         printf("\nHello test from all to all\n");
36         fflush(stdout);
37     }
38     for(node = 0; node < nproc; node++)
39     {
40         if (node != me) {
41             buffer[0] = me;
42             buffer[1] = node;
43             MPI_Send(buffer, 2, MPI_INT, node, type, MPI_COMM_WORLD);
44             MPI_Recv(buffer, 2, MPI_INT, node, type, MPI_COMM_WORLD, &status);
45             if (buffer[0] != node || buffer[1] != me) {
46                 fprintf(stderr, "Hello: %d != %d or %d != %d\n", buffer[0], node, buffer[1], me);
47                 printf("Mismatch on hello process ids; node = %d\n",node);
48             }
49             printf("Hello from %d to %d\n",me,node);
50             fflush(stdout);
51         }
52     }
53 }

执行结果如下：

程序4 多个进程向一个进程发送消息

 1 #include "mpi.h"
 2 #include <stdio.h>
 3
 4 int main(int argc, char *argv[])
 5 {
 6     int rank, size, i, buf[1];
 7     MPI_Status status;
 8     MPI_Init(&argc, &argv);
 9     MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);
10     MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size);
11     if (rank==0) {
12         /*主进程不断接收从各个进程发送过来的消息*/
13         for(i=0; i<5*(size-1); i++)
14         {
15             MPI_Recv(buf, 1, MPI_INT, MPI_ANY_SOURCE, MPI_ANY_TAG, MPI_COMM_WORLD, &status);
16             printf("Msg=%d from %d with tag %d\n",buf[0], status.MPI_SOURCE, status.MPI_TAG);
17         }
18     }
19     else {
20         /*其他进程向主进程发送消息*/
21         for(i=0; i<5; i++)
22         {
23             buf[0] = rank+i;
24             MPI_Send(buf, 1, MPI_INT, 0, i, MPI_COMM_WORLD);
25         }
26     }
27     MPI_Finalize();
28 }

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。