通过 MPI 发送和接收二维数组

Posted 2023-03-27

【中文标题】通过 MPI 发送和接收二维数组

【英文标题】：Sending and receiving 2D array over MPI

【发布时间】：2011-08-19 13:52:15

【问题描述】：

我要解决的问题如下：

我在大型二维矩阵中计算的 C++ 串行代码。为了优化这个过程，我希望分割这个大的 2D 矩阵并使用 MPI 在 4 个节点（比如）上运行。节点之间发生的唯一通信是在每个时间步结束时共享边值。每个节点与其邻居共享边数组数据 A[i][j]。

基于对 MPI 的阅读，我有以下方案要实现。

if (myrank == 0)

 for (i= 0 to x)
 for (y= 0 to y)
 
  C++ CODE IMPLEMENTATION 
  .... 
  MPI_SEND(A[x][0], A[x][1], A[x][2], Destination= 1.....)
  MPI_RECEIVE(B[0][0], B[0][1]......Sender = 1.....)
  MPI_BARRIER


if (myrank == 1)

for (i = x+1 to xx)
for (y = 0 to y)

 C++ CODE IMPLEMENTATION
 ....
 MPI_SEND(B[x][0], B[x][1], B[x][2], Destination= 0.....)
 MPI_RECEIVE(A[0][0], A[0][1]......Sender = 1.....)
 MPI BARRIER

我想知道我的方法是否正确，并且希望对其他 MPI 功能的任何指导也能考虑实施。

谢谢， 阿什温。

【参考方案1】：

只是为了放大乔尔的观点：

如果你分配你的数组以使它们是连续的，这会容易得多（C 的“多维数组”不会自动给你：）

int **alloc_2d_int(int rows, int cols) 
    int *data = (int *)malloc(rows*cols*sizeof(int));
    int **array= (int **)malloc(rows*sizeof(int*));
    for (int i=0; i<rows; i++)
        array[i] = &(data[cols*i]);

    return array;


/*...*/
int **A;
/*...*/
A = alloc_2d_init(N,M);

然后，您可以发送和接收整个 NxM 数组

MPI_Send(&(A[0][0]), N*M, MPI_INT, destination, tag, MPI_COMM_WORLD);

完成后，使用

释放内存

free(A[0]);
free(A);

另外，MPI_Recv 是阻塞接收，MPI_Send 可以是阻塞发送。根据 Joel 的观点，这意味着你绝对不需要障碍。此外，这意味着如果您有上述发送/接收模式，您可能会陷入僵局——每个人都在发送，没有人在接收。更安全的是：

if (myrank == 0) 
   MPI_Send(&(A[0][0]), N*M, MPI_INT, 1, tagA, MPI_COMM_WORLD);
   MPI_Recv(&(B[0][0]), N*M, MPI_INT, 1, tagB, MPI_COMM_WORLD, &status);
 else if (myrank == 1) 
   MPI_Recv(&(A[0][0]), N*M, MPI_INT, 0, tagA, MPI_COMM_WORLD, &status);
   MPI_Send(&(B[0][0]), N*M, MPI_INT, 0, tagB, MPI_COMM_WORLD);

另一种更通用的方法是使用MPI_Sendrecv：

int *sendptr, *recvptr;
int neigh = MPI_PROC_NULL;

if (myrank == 0) 
   sendptr = &(A[0][0]);
   recvptr = &(B[0][0]);
   neigh = 1;
 else 
   sendptr = &(B[0][0]);
   recvptr = &(A[0][0]);
   neigh = 0;

MPI_Sendrecv(sendptr, N*M, MPI_INT, neigh, tagA, recvptr, N*M, MPI_INT, neigh, tagB, MPI_COMM_WORLD, &status);

或非阻塞发送和/或接收。

【讨论】：

绝对使用连续多阵列，这确实是要走的路。在 Sendrecv 上也 +1

不是两个替代方案——你会使用两者，一个像上面这样的分配例程来确保你的数组在内存中是连续的，然后在整个结构上使用发送和接收，并且可能使用顺序如上翻转。

我正在查看此代码以解决内存泄漏问题。我的一个问题是，你为什么不在这里讨论明确地取消分配内存？是否存在显式与隐式或仅取决于我想的代码的条件？

C 的多维数组是一块连续的内存；如果你分配double d[50][50];，那是一个连续的内存块。处理动态分配的“伪二维”数组的一种方法是分配一大块指针和一组单独的（通常是不连续的）内存块，每行一个。请参阅How does C allocate space for a 2D (3D...) array when using malloc?

的讨论

【参考方案2】：

首先你不需要那么多障碍 其次，您应该真正将数据作为单个块发送，因为多个发送/接收阻塞会导致性能不佳。

【讨论】：

您的数据应该在一个连续的内存块中。然后只需 MPI_一次发送整个块