安裝OPENMPI
由于是實驗，也不進行多機的配置了，只在虛擬機里安裝吧。多個機器的配置可以參考此文
最簡單的方法，apt安裝
sudo apt-get install libcr-dev mpich2 mpich2-doc
測試
hello.c
/* C Example */#include <mpi.h>#include <stdio.h>int main (int argc, char* argv[]){ int rank, size; MPI_Init (&argc, &argv); /* starts MPI */ MPI_Comm_rank (MPI_COMM_WORLD, &rank); /* get current process id */ MPI_Comm_size (MPI_COMM_WORLD, &size); /* get number of processes */ printf( "Hello world from process %d of %d/n", rank, size ); MPI_Finalize(); return 0;}編譯運行及顯示結(jié)果
mpicc mpi_hello.c -o hellompirun -np 2 ./helloHello world from process 0 of 2Hello world from process 1 of 2
正常出現(xiàn)結(jié)果表明沒有問題，
看下openmpi的版本
mpirun --version
mpirun (Open MPI) 1.6.5Report bugs to http://www.open-mpi.org/community/help/
MPI計算矩陣乘法
通過opemMPI加速矩陣乘法運算。采用主從模式，0號是master，其他是child（或者叫worker，as you wish）。
基本思路
兩個矩陣A，B進行乘法運算，則A的行 i 乘以B的列 j 得出的數(shù)是新矩陣(i,j)坐標的數(shù)值。A(MN) B(NK)最后矩陣是M*K的，實驗中M=N=K=1000，我也就沒有明確區(qū)分MNK，全部用MATRIX_SIZE定義的。
最簡單的思路就是每個worker分配(MATRIX_SIZE/(numprocess-1))個，然后如果有余下的，就分給余數(shù)對應(yīng)的worker。比如MATRIX_SIZE=10，numprocess=4 則實際的worker有3個，每個人分3行，最后的一行給id是1的。可以很簡單的利用循環(huán)類分配。最后Master收集所有的結(jié)果，并按照順序組裝起來就行。
每個worker的工作就是接收來自master的一行，和B矩陣運算，得出新一行的結(jié)果，然后發(fā)送回master
代碼
多加了很多注釋來解釋，函數(shù)的說明下一節(jié)解釋下。
#include <mpi.h>#include <stdio.h>#define MATRIX_SIZE 10#define FROM_MASTER 1 //這里的類型可以區(qū)分消息的種類，以便區(qū)分worker發(fā)送來的結(jié)果#define FROM_CHILD 2 #define MASTER 0MPI_Status status;int myid,numprocess;//最終保存的結(jié)果int ans [MATRIX_SIZE*MATRIX_SIZE];int A[MATRIX_SIZE*MATRIX_SIZE],B[MATRIX_SIZE*MATRIX_SIZE];//讀取文件，注意讀取文件要放在master里，不然會讀兩遍，出現(xiàn)錯誤void readFile(){ FILE* fina,*finb; fina=fopen("a.txt","r"); int i; for (i = 0; i < MATRIX_SIZE*MATRIX_SIZE ; ++i) { fscanf(fina,"%d ",&A[i]); } fclose(fina); finb=fopen("b.txt","r"); for(i=0;i<MATRIX_SIZE*MATRIX_SIZE;i++) fscanf(finb,"%d ",&B[i]); fclose(finb); printf("read file ok/n");}int master(){ int workid,dest,i,j; printf("numprocess %d/n",numprocess ); //給每個worker發(fā)送B矩陣過去 for(i=0;i<numprocess-1;i++){ //send B matrix MPI_Send(&B,MATRIX_SIZE*MATRIX_SIZE,MPI_INT,i+1,FROM_MASTER,MPI_COMM_WORLD); } //開始給每個worker分配任務(wù)，取模即可 for (i = 0; i < MATRIX_SIZE; i++) { //attention: num of workers is numprocess-1 workid=i%(numprocess-1)+1; //send single line in A MPI_Send(&A[i*MATRIX_SIZE],MATRIX_SIZE,MPI_INT,workid,FROM_MASTER,MPI_COMM_WORLD); } //等待從worker發(fā)送來的數(shù)據(jù) int tempLine[MATRIX_SIZE]; for (i = 0; i < MATRIX_SIZE*MATRIX_SIZE; i++) { ans[i]=0; } for (i = 0; i < MATRIX_SIZE; ++i) { int myprocess=i%(numprocess-1)+1; printf("Master is waiting %d/n",myprocess); //receive every line from every process MPI_Recv(&tempLine,MATRIX_SIZE,MPI_INT,myprocess,FROM_CHILD,MPI_COMM_WORLD,&status); //發(fā)送過來的都是計算好了的一行的數(shù)據(jù)，直接組裝到ans里就行 for(j=0;j<MATRIX_SIZE;j++){ ans[MATRIX_SIZE*i+j]=tempLine[j]; } printf("Master gets %d/n",i); } for(i=0;i<MATRIX_SIZE*MATRIX_SIZE;i++){ printf("%d ",ans[i] ); if(i%MATRIX_SIZE==(MATRIX_SIZE-1))printf("/n"); } printf("The Master is out/n");}int worker(){ int mA[MATRIX_SIZE],mB[MATRIX_SIZE*MATRIX_SIZE],mC[MATRIX_SIZE]; int i,j,bi; MPI_Recv(&mB,MATRIX_SIZE*MATRIX_SIZE,MPI_INT,MASTER,FROM_MASTER,MPI_COMM_WORLD,&status); //接收來自master的A的行 for(i=0;i<MATRIX_SIZE/(numprocess-1);i++){ MPI_Recv(&mA,MATRIX_SIZE,MPI_INT,MASTER,FROM_MASTER,MPI_COMM_WORLD,&status); //矩陣乘法，A 的一行和B矩陣相乘 for(bi=0;bi<MATRIX_SIZE;bi++){ mC[bi]=0; for(j=0;j<MATRIX_SIZE;j++){ mC[bi]+=mA[j]*mB[bi*MATRIX_SIZE+j]; } } MPI_Send(&mC,MATRIX_SIZE,MPI_INT,MASTER,FROM_CHILD,MPI_COMM_WORLD); } //如果處于余數(shù)范圍內(nèi)，則需要多計算一行 if(MATRIX_SIZE%(numprocess-1)!=0){ if (myid<=(MATRIX_SIZE%(numprocess-1))) { MPI_Recv(&mA,MATRIX_SIZE,MPI_INT,MASTER,FROM_MASTER,MPI_COMM_WORLD,&status); for(bi=0;bi<MATRIX_SIZE;bi++){ mC[bi]=0; for(j=0;j<MATRIX_SIZE;j++){ mC[bi]+=mA[j]*mB[bi*MATRIX_SIZE+j]; } } MPI_Send(&mC,MATRIX_SIZE,MPI_INT,MASTER,FROM_CHILD,MPI_COMM_WORLD); } } printf("The worker %d is out/n",myid);}int main(int argc, char **argv){ MPI_Init (&argc, &argv); MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&myid); MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&numprocess); if(myid==MASTER){ readFile(); master(); } if(myid>MASTER){ worker(); } MPI_Finalize(); return 0;}OPENMPI簡單函數(shù)介紹
針對實驗用到的幾個函數(shù)進行說明。
MPI為程序員提供一個并行環(huán)境庫，程序員通過調(diào)用MPI的庫程序來達到程序員所要達到的并行目的，可以只使用其中的6個最基本的函數(shù)就能編寫一個完整的MPI程序去求解很多問題。這6個基本函數(shù)，包括啟動和結(jié)束MPI環(huán)境，識別進程以及發(fā)送和接收消息：
理論上說，MPI所有的通信功能可以用它的六個基本的調(diào)用來實現(xiàn)：
初始化和結(jié)束
MPI初始化：通過MPI_Init函數(shù)進入MPI環(huán)境并完成所有的初始化工作。
int MPI_Init( int *argc, char * * * argv )
MPI結(jié)束：通過MPI_Finalize函數(shù)從MPI環(huán)境中退出。
int MPI_Finalize(void)
獲取進程的編號
調(diào)用MPI_Comm_rank函數(shù)獲得當前進程在指定通信域中的編號，將自身與其他程序區(qū)分。
int MPI_Comm_rank(MPI_Comm comm, int *rank)
獲取指定通信域的進程數(shù)
調(diào)用MPI_Comm_size函數(shù)獲取指定通信域的進程個數(shù)，確定自身完成任務(wù)比例。
int MPI_Comm_size(MPI_Comm comm, int *size)
MPI消息
一個消息好比一封信
消息的內(nèi)容的內(nèi)容即信的內(nèi)容，在MPI中成為消息緩沖(Message Buffer)
消息的接收發(fā)送者即信的地址，在MPI中成為消息封裝(Message Envelop)
MPI中，消息緩沖由三元組<起始地址，數(shù)據(jù)個數(shù)，數(shù)據(jù)類型>標識
消息信封由三元組<源/目標進程，消息標簽，通信域>標識
消息發(fā)送
MPI_Send函數(shù)用于發(fā)送一個消息到目標進程。
int MPI_Send(void *buf, int count, MPI_Datatype dataytpe, int dest, int tag, MPI_Comm comm)
buf是要發(fā)送數(shù)據(jù)的指針，比如一個A數(shù)組，可以直接&A，count則是數(shù)據(jù)長度，datatype都要改成MPI的type。dest就是worker的id了。tag則可以通過不同的type來區(qū)分消息類型，比如是master發(fā)送的還是worker發(fā)送的。
消息接收
MPI_Recv函數(shù)用于從指定進程接收一個消息
int MPI_Recv(void *buf, int count, MPI_Datatype datatyepe,int source, int tag, MPI_Comm comm, MPI_Status *status)
編譯和執(zhí)行
生成執(zhí)行文件data
mpicc -o programname programname.c
一個MPI并行程序由若干個并發(fā)進程組成，這些進程可以相同也可以不同。MPI只支持靜態(tài)進程創(chuàng)建，即：每個進程在執(zhí)行前必須在MPI環(huán)境中登記，且它們必須一起啟動。通常啟動可執(zhí)行的MPI程序是通過命令行來實現(xiàn)的。啟動方法由具體實現(xiàn)確定。例如在MPICH實現(xiàn)中通過下列命令行可同時在獨立的機器上啟動相同的可執(zhí)行程序：