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1、1,MPI并行程序设计,2,提纲,1. MPI的定义 2. 系统配置 3. MPI编程解析 4. MPI实例,3,提纲,1. MPI的定义 2. 系统配置 3. MPI编程解析 4. MPI实例,4,MPI的定义,关于MPI三个不同侧面的定义 对MPI的定义是多种多样的，但不外乎下面三个方面，它们限定了MPI的内涵和外延。 (1)MPI是一个库，而不是一门语言。 许多人认为MPI就是一种并行语言，这是不准确的。但是按照并行语言的分类，可以把FORTRAN+MPI或C+MPI，看作是一种在原来串行语言基础之上扩展后得到的并行语言。 MPI库可以被FORTRAN77/C/Fortran90/C+调
2、用，从语法上说，它遵守所有对库函数/过程的调用规则，和一般的函数/过程没有什么区别。,5,MPI的定义,(2) MPI是一种标准或规范的代表，而不特指某一个对它的具体实现。 迄今为止，所有的并行计算机制造商都提供对MPI的支持，可以在网上免费得到MPI在不同并行计算机上的实现(mpich/chimp/lam)，一个正确的MPI程序，可以不加修改地在所有的并行机上运行。 (3)MPI是一种消息传递编程模型，并成为这种编程模型的代表和事实上的标准。 MPI虽然很庞大，但是它的最终目的是服务于进程间通信。,6,提纲,1. MPI的定义 2. 系统配置 3. MPI编程解析 4. MPI实例,7,系统
3、配置,必须的软件包 mpich2-*.*.tar.gz (ftp:/ftp.mcs.anl.gov/pub/mpi/) binutils (autoconf, automake) C compiler 如果你需要用Fortran-77、Fortran-90、C+编写MPI程序，则必须安装相应的编译器 Python 2.2 or later,8,系统配置,安装 ./configure -prefix=/usr/local/mpich2 -enable-sharedlibs=gcc make make install 设置环境变量 vim $HOME/.bashrc export PATH=/us
4、r/local/mpich2/bin:$PATH rootnode01 bin# which mpd /usr/local/mpich2/bin/mpd,9,系统配置,MPICH密令配置 mpd是mpi的进程管理器，欲启动mpi作业需首先对mpd进行配置，设置好mpd环相互通信的密令 vim /etc/mpd.conf MPD_SECRETWORD=yourword chmod 600 /etc/mpd.conf,10,系统配置,本地运行程序测试 rootnode01 bin# mpd & 1 2969 rootnode01 bin# mpdtrace -l node01_38927 (192
5、.168.226.171) rootnode01 bin# mpiexec -n 1 /bin/hostname node01 rootnode01 bin# mpdallexit rootnode01 bin#,11,系统配置,在一组结点上建立mpd环 配置 vim $HOME/mpd.hosts vim /etc/hosts 交换密钥，使得登录结点无需输入密码 ssh-keygen t rsa scp cat $HOME/.ssh/id_rsa.pub $HOME/.ssh/authorized_keys scp /etc/mpd.conf 启动 mpdboot -n -f mpd.hos
6、ts,12,系统配置,查看mpd环的信息 rootnode01 # mpdboot -n 10 -f mpd.hosts rootnode01 # mpdtrace -l node01_52737 (192.168.226.171) node05_57874 (192.168.226.175) node10_46474 (192.168.226.180) node04_44059 (192.168.226.174) node03_39268 (192.168.226.173) node02_41483 (192.168.226.172) node08_57202 (192.168.226.17
7、8) node09_45880 (192.168.226.179) node07_54456 (192.168.226.177) node06_37627 (192.168.226.176),13,系统配置,运行及调试MPI作业 mpiexec n process_num host host_name executable mpiexec gdb mpiexec -help mpdlistjobs,14,提纲,1. MPI的定义 2. 系统配置 3. MPI编程解析 4. MPI实例,C语言MPI程序的典型结构： #include “mpi.h” int main(int argc, char
8、 *argv) int myrank, size; int namelen; char processor_nameMPI_MAX_PROCESSOR_NAME; MPI_Init( ,15,MPI编程解析,头文件,变量声明,MPI程序初始化,MPI程序执行部分,MPI程序结束,MPI点对点消息传递 MPI_Send(void * buf, int count, MPI_Datatype datatype, int dest, int tag, MPI_Comm comm) MPI_Recv(void * buf, int count, MPI_Datatype datatype, int s
9、ource, int tag, MPI_Comm comm,MPI_Status status),MPI编程解析,进程0,进程1,MPI_Send,MPI_Recv,17,MPI群体通信 广播 (Broadcast) ： Int MPI_Bcast ( void *buffer, int count, MPI_Datatype datatype, int root, MPI_Comm comm ) MPI_Bcast 是从一个序号为 root 的进程将一条消息广播发送到进程组内的所有进程。,MPI编程解析,18,例：进程 0 向组内其他进程广播发送100个整型数。 MPI_Comm comm;
10、 int array 100; int root = 0; MPI_Bcast ( array , 100 , MPI_INT , root , comm );,MPI编程解析,19,MPI群体通信 归约(Reduce) ： int MPI_Reduce ( void *sendbuf, void *recvbuf, int count, MPI_Datatype datatype, MPI_Op op, int root, MPI_Comm comm ) MPI_Reduce将组内每个进程输入缓冲区中的数据按 op 操作组合起来，并将其结果返回到序号为 root 的进程的输出缓冲区中。,MPI编程解析,20,reduce操作:,进程0,进程1,进程n-1,: reduce( ); :,: reduce( ); :,: reduce( ); :,MPI编程解析,21,提纲,1. MPI的定义 2. 系统配置 3. MPI编程解析 4. MPI实例,22,点对点消息传递 例：数据接力传送,MPI实例,23,群体通信 例：求PI 求PI值的近似计算方法具有很好的并行性，用到了广播和归约两种操作 PI值怎么近似求？,MPI实例,24,群体通信 例：求PI,MPI实例,0 1 2 3 0 0 1 2,1/n,25,群体通信 例：求PI,MPI实例,reduce,