带有 MPI_Type_struct 的 MPI_Scatterv 子矩阵

Posted 2023-03-27

【中文标题】带有 MPI_Type_struct 的 MPI_Scatterv 子矩阵

【英文标题】：MPI_Scatterv submatrix with MPI_Type_struct

【发布时间】：2017-08-18 01:41:22

【问题描述】：

我目前正在开发一个 MPI 程序，我正在尝试将带有 scatterv 的矩阵块发送到所有进程。

工艺说明

矩阵以数组形式给出。 首先，我使用 MPI_Type_vector 生成一个数据类型，以从原始数组中创建必要的块。 其次，我创建了一个 MPI_Type_struct，它应该包含多行块。

#include <math.h>
#include <mpi.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define n 16

int main(int argc, char *argv[])

  MPI_Init(&argc, &argv);
  MPI_Comm comm = MPI_COMM_WORLD;
  int p,r;
  MPI_Comm_size(comm, &p);
  MPI_Comm_rank(comm, &r);
  int *arr;
  arr = NULL;
  if (r == 0)
    arr = (int *) malloc(n * n * sizeof(int));
    for (int i = 0; i < n * n; i++) arr[i] = i;
    for (int i = 0; i < n; i++)
      printf("\n");
      for (int j = 0; j < n; j++)
        printf("%4d", arr[i * n + j]);
    
  
  printf("\n");
  int ps = sqrt(p);
  int ns = n / ps;

  if (r == 0) 
    printf("ps: %d ns: %d\n", ps, ns);
  
  /* create datatype */
  MPI_Datatype block;
  MPI_Type_vector(ns, ns, n, MPI_INT, &block);
  int blocks[ps];
  MPI_Aint displs[ps];
  for (int i = 0; i < ps; i++)  
    blocks[i] = 1;
    displs[i] = i  * sizeof(int);
  
  MPI_Datatype types[ps];
  //for (int i = 0; i < ps - 1; i++) types[i] = block;
  //types[ps - 1] = MPI_UB;
  types[0] = block;
  for (int i = 1; i < ps; i++) types[i] = MPI_UB; 
  //types[0] = block;
  //types[1] = MPI_UB;
  if (r == 0) 
    printf("displs:\n");
    for(int i = 0; i < ps; i++) printf("%3ld", displs[i]);
    printf("\n");
  

  MPI_Datatype row;
  MPI_Type_struct(ps, blocks, displs, types, &row);
  MPI_Type_commit(&row);

  /* prepare scatter */
  int sdispl[p]; int sendcounts[p];
  for (int i = 0; i < p; i++) 
    sdispl[i] = (i % ps) + (i / ps) * (ns * ps);
    sendcounts[i] = 1;
  
  if (r == 0) 
    printf("sdispl: \n");
    for (int i = 0; i < 4; i++) printf("%3d", sdispl[i]);
    printf("\n");
  

  int rcv[ns * ns];
  MPI_Scatterv(arr, sendcounts, sdispl, row, rcv, ns * ns, MPI_INT, 0, comm);

  int result = 1;
  if (r == result) 
    printf("result for %d:\n", result);
    for (int i = 0; i < ns * ns; i++) 
      printf("%4d", rcv[i]);
      if ((i+1) % ns == 0) printf("\n");
    
  

  if (arr != NULL) free(arr);
  MPI_Finalize();
  return 0;

到目前为止，块的结构是正确的。

问题

发送到进程 r = 1 的块以 3 而不是 4 开头。进程 r = 2 的块也以 6 开头，进程 r = 3 的块以 9 开​​头。 对于 r == 4，它会跳转到 48。

应该怎么做

开始 0 0 1 4 2 8 3 12 4 64 5 68 6 ... 15 204

我需要的帮助

我认为，我在使用 displ 和 sdispl 时犯了一些错误。

编译并运行示例

代码使用以下命令编译：

mpicc -o main main.c -lm

我运行代码：

mpirun -np 16 ./main

提前感谢您的帮助！

【问题讨论】：

您应该查看excellent answer 的相关问题。不确定你真正想用你的结构类型实现什么，我认为你把事情复杂化了。尽量避免在代码中留下各种//注释掉的语句。

谢谢你！我会根据您的提示尝试解决我的问题。

【参考方案1】：

有了祖蓝的提示，我能够解决我的问题。

以下代码基于对subarrays 的出色回答。

#include <math.h>
#include <mpi.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define n 8

void print_arr(int *arr, int x) 
  printf("\n");
  for (int i = 0; i < x*x; i++)
    if (i % x == 0) printf("\n");
    printf("%4d", arr[i]);
  
  printf("\n");


int main(int argc, char *argv[])

  MPI_Init(&argc, &argv);
  MPI_Comm comm = MPI_COMM_WORLD;
  int p, r;
  MPI_Comm_size(comm, &p);
  MPI_Comm_rank(comm, &r);

  /* number of proceses in dim x and dim y */
  int ps = sqrt(p);

  /* number of elements in dim x and dim y in sarr */
  int ns = n/ps;

  /* array of data - distributed by process 0 */
  int *arr = NULL;
  if (r==0) 
    arr = (int *) malloc(n * n * sizeof(int));
    for (int i = 0; i < n*n; i++) arr[i] = i;
    print_arr(arr, n);
  

  MPI_Datatype type, resizedtype;
  int sizes[2] = n,n;
  int subsizes[2] = ns,ns;
  int starts[2] = 0,0;

  MPI_Type_create_subarray(2, sizes, subsizes, starts, MPI_ORDER_C, MPI_INT, &type);
  MPI_Type_create_resized(type, 0, ns*sizeof(int), &resizedtype);
  MPI_Type_commit(&resizedtype);

  int counts[p];
  for (int i = 0; i < p; i++) counts[i] = 1;
  int displs[p];
  for (int i = 0; i < p; i++) displs[i] = i%ps + i/ps * ns * ps;

  /* subarray to store distributed data */
  int sarr[ns * ns];

  /* send submatrices to all processes */
  MPI_Scatterv(arr, counts, displs, resizedtype, sarr, ns*ns, MPI_INT, 0, comm);

  /* print received data for process pr */
  int pr = 3;
  if (r == pr)
    print_arr(sarr, ns);

  /* free arr */
  if (arr != NULL) free(arr);

  MPI_Finalize();
  return 0;

你可以编译这个例子

mpicc -o main main.c

并运行它

mpirun -np 4 ./main