MPI数据通信常用函数

Posted 2023-02-23 Dream_yz

MPI数据通信常用函数：

1. int MPI_Init(int *argc, char **argv[]);
   功能：用于并行环境初始化，其后面的代码到MPI_Finalize()函数之前的代码在每个进程中都会被执行一次。
   除MPI_Initialized()外，其余MPI函数都应在其后被调用。
   MPI系统将通过argc,argv得到命令行参数，即main函数必须带参数，否则会出错。
2. int MPI_Finalize(void);
   功能：退出MPI系统，所有进程正常退出都必须调用。它用于并行代码的结束，即结束除主进程外其它进程。
   注意：串行代码仍可在主进程（rank=0）上运行，但不能再有MPI函数。
3. int MPI_Comm_size(MPI_Comm comm, int *size);
   功能：获取进程个数size。
   参数：指定一个通信子，也指定了一组共享改空间的进程，这些进程组成该通信子的group（组）。获得通信子comm中规定的group包含的进程的数量。
4. int MPI_Comm_rank(MPI_Comm comm, int *rank);
   功能：得到本进程在通信空间中的rank值，即在组中的逻辑编号（该rank值为0到p-1间的整数，相当于进程的ID）
5. int MPI_Send(void *buff, int count, MPI_Datatype datatype, int dest, int tag, MPI_Comm comm);
   功能：发送通信内容。
   参数说明：
   buff：要发送的数据
   count：发送消息的数据长度
   datatype：发送的数据类型
   dest：发送的目的进程号
   tag：消息标签，接收方需要有相同的消息标签才能接收该消息
   comm：通讯域，表明要向哪个组发送消息。
6. int MPI_Recv(void *buff, int count, MPI_Datatype datatype, int source, int tag, MPI_Comm comm, MPI_Status *status);
   功能：接收通信内容。
   参数说明：
   buff：接收消息要保存的变量
   count：接收消息的数据长度
   datatype：接收消息的数据类型
   dest：接收端进程号
   tag：消息标签，需要与发送方的tag值相同的消息标签才能接收该消息
   comm：通讯域
   status：消息状态。接收函数返回时，将在这个参数指示的变量中存放实际接收消息的状态信息，包括消息的源进程标识，消息标签，包含的数据项个数。
7. MPI_Bcast
   功能：从单个进程向同一个通信子中的所有其他进程发送消息。
8. MPI_Scatter
   功能：在各个进程间分配一个数组的元素。如果数组有n个元素，进程数量为p，则第一组的n/p个元素发送到进程0，第二组n/p个元素发送到进程1，以此类推。
9. MPI_Gather
   功能：是MPI_Scatter的逆操作。如果每个进程都存储了包含m个元素的子数组，那么MPI_Gather将收集这些元素到一个特定的进程中，先从进程0收集元素，然后是进程1，以此类推。
10. MPI_Allgather
    功能：类似MPI_Gather，它收集所有的元素并分发给所有进程。
11. MPI_Barrier
    功能：用于同步进程，在同一个通信子中的所有进程调用该函数前，所有调用MPI_Barrier的进程都不能返回。

MPI中四个重要概念：
1） 消息数据类型
2） 通信子
3） 通信操作
4） 虚拟拓扑

SPMD形式的消息传递程序主要步骤：
1） 数据划分：尽量考虑负载平衡，存储空间的均衡使用以减少处理器之间的通信
2） 优化通信：尽量提高计算/通信比，数据就地使用，合并短消息成一个长消息进行传输
3） 全局操作：将各处理器的局部结果组合起来形成整个问题的解，这样的操作包括：全局同步、播送、规约、前缀运算、收集/散播等。