如何在由 MPI 并行化的 fortran 中调用子例程？

Posted 2023-03-28

【中文标题】如何在由 MPI 并行化的 fortran 中调用子例程？

【英文标题】：How to call subroutines in fortran parallelized by MPI?

【发布时间】：2012-06-20 17:20:05

【问题描述】：

我的问题是我在 Fortran 中使用 mpi 方案时不知道如何调用子程序。 我编写了这个名为 TRY.f90 的小代码，其中有一个名为 CONCENTRATION.f90 的子例程。我应该如何更改 CONTENTRATION.f90 以使代码正常工作？

PROGRAM TRY
USE MPI

integer status(mpi_status_size)
INTEGER                 I, J, K, II, IERR, MY_ID, NUM_PROCS, PSP
INTEGER , PARAMETER             :: GRIDX =64, GRIDY=64 
REAL    , DIMENSION(gridx,gridy)    :: PSI
PSI=0
PRINT*, 'VARIABLE'

CALL MPI_INIT(IERR)
CALL MPI_COMM_RANK(MPI_COMM_WORLD,MY_ID,IERR)
CALL MPI_COMM_SIZE(MPI_COMM_WORLD,NUM_PROCS,IERR)

CALL CONCENTRATION(GRIDX, GRIDY, NUM_PROCS, MY_ID , PSI)

IF (MY_ID .NE. 0) THEN
    CALL mpi_send( PSI(1+MY_ID*GRIDX/NUM_PROCS:(MY_ID+1)*GRIDX/NUM_PROCS:1,1:GRIDY:1),&
    (GRIDX/NUM_PROCS)*GRIDY,mpi_real, 0,10,mpi_comm_world,ierr)
END IF
IF (MY_ID .EQ. 0) THEN
    DO II=1,NUM_PROCS-1
        CALL mpi_recv(PSI(1+II*GRIDX/NUM_PROCS:(II+1)*GRIDX/NUM_PROCS:1,1:GRIDY:1),&
        (GRIDX/NUM_PROCS)*GRIDY,mpi_real, &
        II,10,mpi_comm_world,status,ierr)
    END DO
 END IF

 CALL MPI_FINALIZE(IERR)
 END PROGRAM TRY 

我正在使用一个名为 CONCENTRATION.f90 的子程序，它是：

SUBROUTINE CONCENTRATION(GRIDX, GRIDY, NUM_PROCS, MY_ID , PSI)
implicit none

INTEGER*8, INTENT(IN)               :: GRIDX, GRIDY
INTEGER  , INTENT(IN)               :: NUM_PROCS, MY_ID
REAL*8   , DIMENSION(GRIDX,GRIDY), INTENT(OUT)  :: PSI
INTEGER*8                          I, J

DO I=1+MY_ID*GRIDX/NUM_PROCS, (MY_ID+1)*GRIDX/NUM_PROCS
    DO J=1,GRIDY
        PSI(I,J)=2.0
    END DO
END DO

END SUBROUTINE CONCENTRATION

代码当前给了我错误，因为我认为我应该对子例程 CONCENTRATION.f90 进行一些更改。或者我也应该改变调用子程序的方式。

你能告诉我这些变化是什么吗？提前感谢您的帮助

【问题讨论】：

mpirun 注意到节点 Goodin 上 PID 9249 的进程等级 0 在信号 11 上退出（分段错误）。但是，如果我删除 mpi 方案，然后应用 gfortran 编译器，那么一切正常。

我不明白，“MPI方案”是什么意思？

我的意思是如果我使代码顺序（而不是并行）并删除所有 mpi 函数，如 'use mpi'、'mpi_send and recv' ，...（意味着我只使用一个处理器） ，代码运行良好。

【参考方案1】：

由于类型不匹配，您的程序出现段错误。在主程序中，您已将 PSI 声明为 REAL 的数组：

REAL    , DIMENSION(gridx,gridy)    :: PSI

在CONCENTRATION 子例程中使用另一种类型的REAL*8：

REAL*8   , DIMENSION(GRIDX,GRIDY), INTENT(OUT)  :: PSI

默认情况下，REAL 的长度为 4 个字节，而REAL*8（或 DOUBLE PRECISION 或 REAL(KIND=8)）的长度为 8 个字节。所以你给CONCENTRATION一个比它认为的小2倍的数组，从NUM_PROCS/2开始的所有等级都写到PSI数组的末尾，从而导致段错误。如果你只运行一个进程，那么即使 rank 0 也会出现段错误。

您还应该阅读 MPI 集合操作。 MPI_GATHER 和 MPI_GATHERV 正是您想要实现的目标，在这里进行多次发送和接收。

【讨论】：

非常感谢。你说的对。现在，代码工作正常。然而，令我惊讶的是，代码打印“变量”的次数与处理器数量一样多！我正在使用四个处理器，所以它打印了 4 次。这让我很惊讶，因为我在 mpi_init() 之前输入了“print*, 'variable'”。

mpirun 甚至在您调用 MPI_INIT 之前执行 I/O 重定向。尝试运行 mpirun -np 4 hostname 以查看它是否适用于非 MPI 程序。

【参考方案2】：

唯一的变化是将concentration 声明为reentrant。这可能是 Fortran 90 的默认设置。（我的大部分经验是 F77，reentrant 不是默认设置。）

【讨论】：

您能解释一下吗？

重入与既不递归也不在多线程环境中使用的子例程有什么关系？！