c - 难以理解 MPI_Type_create_struct

Question

我无法理解 MPI_Type_create_struct 方法。假设我们有一个结构:

   struct foo(){
       float value;
       char rank;
   }

我们想将这个结构发送到另一个进程。考虑下面的代码示例:

int count = 2; //number of elements in struct
MPI_Aint offsets[count] = {0, 8};
int blocklengths[count] = {1, 1};
MPI_Datatype types[count] = {MPI_FLOAT, MPI_CHAR};
MPI_Datatype my_mpi_type;

MPI_Type_create_struct(count, blocklengths, offsets, types, &my_mpi_type);

我不确定这个例子中偏移量和 block 长度的作用。有人可以解释一下上面的这两部分吗？

Answer 1

MPI_Type_create_struct()的目的|如您所知，是提供一种方法来创建用户的 MPI_Datatype s 映射他的结构化类型。这些新类型随后将可用于 MPI 通信和其他调用，就像默认类型一样，例如允许以与传输 int 数组相同的方式传输结构数组。 s 或 float

现在让我们更详细地了解函数本身。
这是 man 返回的概要命令:

NAME
   MPI_Type_create_struct -  Create an MPI datatype from a general set of
           datatypes, displacements, and block sizes

SYNOPSIS
   int MPI_Type_create_struct(int count,
                              const int array_of_blocklengths[],
                              const MPI_Aint array_of_displacements[],
                              const MPI_Datatype array_of_types[],
                              MPI_Datatype *newtype)

INPUT PARAMETERS
   count   - number  of  blocks  (integer)  ---  also number of entries
             in arrays array_of_types, array_of_displacements and
             array_of_blocklengths
   array_of_blocklengths
           - number of elements in each block (array of integer)
   array_of_displacements
           - byte displacement of each block (array of address integer)
   array_of_types
           - type of elements in each block (array of handles to datatype
             objects)

OUTPUT PARAMETERS
   newtype - new datatype (handle)

让我们看看输入参数的含义是否需要进一步解释:

• count :这很清楚，在您的情况下，那将是 2
• array_of_types : 嗯，那就是 { MPI_FLOAT, MPI_CHAR }以你为例
• array_of_blocklengths : 再说一遍，不多说了。 { 1, 1 }这是你需要的
• array_of_displacements : 这是你必须更加小心的。它对应于从结构开始到 array_of_types 中列出的每个元素的地址的内存地址偏移量。 .在您的情况下，这类似于 { &f.value - &f, &f.rank - &f } , 与 f类型 foo .这里棘手的部分是，由于潜在的对齐约束，您不能确定这是否等于 { 0, sizeof( float ) }。 (尽管在这里我很确定它会是)。因此，使用所示的地址偏移量使该方法完全可移植。此外(thx Hristo Iliev 指向我)你可以(并且应该)使用 offsetof()来自 stddef.h 的宏它为你做这个指针算法，将代码简化为{ offsetof( foo, value ), offsetof( foo, rank ) }哪个看起来更好。

以这种方式初始化参数后，调用 MPI_Type_create_struct()将返回一个新的 MPI_Datatype , 这将适合发送或接收一个 foo当时。原因是这种新类型没有考虑结构的实际范围，包括其字段的对齐约束。你的例子在这方面是完美的，因为它(很可能)是空洞的。

原因是float s 通常具有 32b 的对齐约束，而 char没有。因此，第二个结构体的起始地址foo一系列主题的结尾不在第一个主题的末尾。它位于下一个 32b 对齐的内存地址。这将使我们在结构元素的结尾与数组中下一个元素的开头之间留下 3 个字节的空洞。

要处理此问题，您必须调整类型的大小以使用 MPI_Type_create_resized() 对其进行扩展。 ，内容简介如下:

NAME
   MPI_Type_create_resized -  Create a datatype with a new lower bound
        and extent from an existing datatype

SYNOPSIS
   int MPI_Type_create_resized(MPI_Datatype oldtype,
                               MPI_Aint lb,
                               MPI_Aint extent,
                               MPI_Datatype *newtype)

INPUT PARAMETERS
   oldtype - input datatype (handle)
   lb      - new lower bound of datatype (address integer)
   extent  - new extent of datatype (address integer)

OUTPUT PARAMETERS
   newtype - output datatype (handle)

使用起来非常简单 lb和 extend可以通过直接调用专门用于此目的的函数来检索，即 MPI_Type_get_extent() (但实际上，您也可以直接使用 0 和 sizeof( foo ) )。此外，由于用于调用的中介类型 MPI_Type_get_extent()和 MPI_Type_create_resized()没有在任何实际的 MPI 通信中使用，它不需要用 MPI_Type_commit() 提交，为您节省一些电话和时间。

现在，您的代码变成了:

int count = 2;
int array_of_blocklengths[] = { 1, 1 };
MPI_Aint array_of_displacements[] = { offsetof( foo, value ),
                                      offsetof( foo, rank ) };
MPI_Datatype array_of_types[] = { MPI_FLOAT, MPI_CHAR };
MPI_Datatype tmp_type, my_mpi_type;
MPI_Aint lb, extent;

MPI_Type_create_struct( count, array_of_blocklengths, array_of_displacements,
                        array_of_types, &tmp_type );
MPI_Type_get_extent( tmp_type, &lb, &extent );
MPI_Type_create_resized( tmp_type, lb, extent, &my_mpi_type );
MPI_Type_commit( &my_mpi_type );