c - 使用 MPI 发送和接收派生数据类型

问题描述

我想以最简单的方式将 NXN 矩阵的反对角元素从根进程发送到另一个进程。可悲的是，目前我无法测试我的代码，因为计算节点已关闭。有人可以检查我的简单代码吗？

我不确定我是否正确发送了 A 的反诊断元素。反对角元素会落在接收缓冲区 B 中吗？

#include "mpi.h"
#include <stdio.h>

int main(int argc, char** argv){

MPI_Init(&argc,&argv);
int size, rank;

MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&rank);
MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&size);

int N=4;
double A[N][N];
double B[N];
MPI_Datatype antidiag;

int* blockleng=(int*)malloc(N*sizeof(int));
int* displace=(int*)malloc(N*sizeof(int));

for(int i=0; i<N; ++i){
    blockleng[i]=1;
    displace[i] = (i+1)*(N-1);
}

MPI_Type_indexed(N,blockleng,displace, MPI_DOUBLE,antidiag);
MPI_Type_commit(&antidiag);
MPI_Status status;

if(rank==0){
    A= {
            {1.0,5.0,9.0,13.0},
            {2.0,6.0,10.5,14.5},
            {3.0,7.2,11.0,15.0},
            {4.0,8.0,12.0,16.0}
    };


    MPI_Send(A,1,antidiag,1,100,MPI_COMM_WORLD);

}
if(rank==1){
    MPI_Recv(B,1,antidiag,0,100,MPI_COMM_WORLD,status);
}

MPI_Type_free(&antidiag);

MPI_Finalize();
return 0;
}

标签： cmpi

您的程序中有几个问题。而不是发布整个程序，我将专注于这些问题。

循环内的变量声明从 C99 开始生效。如果您需要使用旧标准，循环应该是这样的，
```
int i, j;  
for(i=0; i<N; ++i){
    blockleng[i]=1;
    displace[i] = (i+1)*(N-1);
}
```
使用最后一个参数创建 MPI 数据类型时MPI_Type_indexed，新类型必须作为指针/句柄传递：
```
MPI_Type_indexed(N, blockleng, displace, MPI_DOUBLE, &antidiag);
```
将值分配给矩阵 A 的方式只能作为初始化与声明相结合的一部分，更多信息请参见此处。当然，您可以分别针对 0 级和其他等级来执行此操作，但您也可以仅从 0 级的文件中读取矩阵数据，
```
char* file_in = "matrix_A.txt";
FILE *fpi;

fpi=fopen(file_in, "r");
for (i=0; i<N; i++)
    for (j=0; j<N; j++)
        if (!fscanf(fpi, "%lf", &A[i][j]))
            break;
```
作为if(rank==0){块的一部分。您还可以使矩阵文件名成为命令行参数，这将为您提供更大的灵活性。此时，您还希望将其N作为命令行参数来定义您正在读取的矩阵的大小。本例中使用的文件结构简单，
```
1.0 5.0 9.0 13.0
2.0 6.0 10.5 14.5
3.0 7.2 11.0 15.0
4.0 8.0 12.0 16.0
```
同一块中的发送部分仅发送到单个等级，等级 1。如果我正确理解您的问题，您希望将反对角线从等级 0 发送到所有其他等级，这需要以下循环，
```
for (i=1; i<size; i++)
    MPI_Send(A, 1, antidiag, i, 100, MPI_COMM_WORLD);
```
同样，接收部分应适用于除 0 以外的所有等级，
```
else{ 
    MPI_Recv(B, N, MPI_DOUBLE, 0, 100, MPI_COMM_WORLD, &status);
}
```
请注意，这里还有其他更正 - 您在 N 大小的缓冲区/数组 B 中接收数据，而不是 NxN 矩阵 A。atidiag是为矩阵 A（或 N*N 元素 1D 缓冲区创建的类型，它在这个case) - 它不适用于 N 元素缓冲区 B。因此，您需要更改MPI_Recv期望/检索 MPI_DOUBLE 类型的 N 个元素。这是一项简洁的功能，因为它允许您将数据接收到与发送数据不同结构的数组中。您还需要将指针传递给status，因此&status。

最后，您可以打印结果，

 if (rank != 0){
    printf("Rank %d:\n", rank);
    for (i=0; i<N; i++)
      printf("%.2lf ", B[i]);
  }
  printf("\n\n");

同时请记住，MPI 打印到stout不是基于排名数字排序的，更重要的是，排名可能在打印过程中相互中断。刷新stdout可能会有所帮助，但更好的选择是写入文件。在这种情况下，在我的系统上，输出按原样打印。测试多达 6 个进程。

最后一点 - 通常在将 1 个进程发送给所有其他进程的情况下，您应该考虑使用集体通信功能，例如MPI_Bcast. 这些函数经过高度优化，在专门处理的情况下优于 Send\Recv。现在，Bcast您需要将接收到的对角线实际存储在所有等级的 A 矩阵中，然后将其复制到其他等级的数组/缓冲区 B比 0。这会增加几个步骤，所以我将其保留在您的帖子中。

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