c - openmpi:如何将未连接的数据 block 从一个等级发送到所有其他等级？

Question

我正在寻找一种允许将多个数据 block 从一个进程传送到所有其他进程的 MPI 函数/方法。类似于 MPI_Bcast 但同时有多个 block ？

我在根等级上有一个碎片化的数据 block :

#define BLOCKS 5
#define BLOCKSIZE 10000

char *datablock[BLOCKS];
int i;
for (i=0; i<BLOCKS; i++) datablock[i] = (char*)malloc(BLOCKSIZE*sizeof(char))

这只是一个示例，但很明显 BLOCKS 不一定相邻。我希望将此数据 block 传送到所有其他级别(我已经准备好必要的内存来存储它)。

我注意到有像 MPI_Gatherv 或 MPI_Scatterv 这样的方法允许使用位移数组收集或分散碎片数据，问题是分散将每个碎片发送到不同的等级，我需要将所有碎片发送到所有其他等级，类似于带有位移信息的 MPI_Bcast，例如 MPI_Bcastv。

一种解决方案是调用多个 MPI_Bcast(每个 block 一个)，但我不确定这是否是执行此操作的最佳方法。

更新: 我将在这里尝试 MPI_Ibcast 方法，我认为它应该有效:

int rank; // rank id
int blocksize = 10000;
int blocknum = 200;
char **datablock = NULL;
char *recvblock = NULL;
MPI_Request *request;
request = (MPI_Request *)malloc(blocknum*sizeof(MPI_Request));
if(rank == 0) {
    // this is just an example in practice those blocks are created one the fly as soon as the last block is filled
    datablock = (char**)malloc(blocknum*sizeof(char*));
    for (i=0; i<BLOCKS; i++) datablock[i] = (char*)malloc(blocksize*sizeof(char));
    for (i=0; i<blocknum; i++)
        MPI_Ibcast(datablock[i], blocksize, MPI_CHAR, 0, MPI_COMM_WORLD, request[i]);
} else {
    // for this example the other threads know allreay how many blocks the rank 0 has created, in practice this information is broadcasted via MPI before the MPI_Ibcast call
    recvblock = (*char)malloc(blocksize*blocknum*sizeof(char));
    for (i=0; i<blocknum; i++)
        MPI_Ibcast(recvblock+i*(blocksize), blocksize, MPI_CHAR, 0, MPI_COMM_WORLD, request[i]);
}
MPI_Waitall(blocknum, request, MPI_STATUSES_IGNORE);

所以，缺少 MPI_Waitall，我不确定如何使用它，需要一个计数、一组请求和一组状态!？

我对根和其他等级使用不同 MPI_Ibcast 的原因是，发送缓冲区与接收缓冲区不同。

另一个问题是，我是否需要对 for 循环中的每个 MPI_Ibcast 发出不同的请求，或者我是否可以像上面示例中那样重用 MPI_request 变量？

UPDATE2:所以我更新了示例，我现在使用 MPI_Request 指针! 然后我在定义之后立即通过 malloc 调用进行初始化，我猜这看起来很奇怪，但这只是一个例子，实际上所需的请求数只在运行时才知道。我特别担心我是否可以在此处使用 sizeof(MPI_Request) 或者这是否有问题因为这不是标准数据类型？

除此之外，这个例子是否正确？如果我想使用 MPI_Ibcast，这是一个好的解决方案吗？

Answer 1

• 序列化是个好主意吗？例如，您可以将多个缓冲区复制到一个缓冲区中，广播它，然后在接收方解压缩它。 It is the way boost.mpi handles complex objects (in c++)

• 或者，您可以多次调用 MPI_Bcast() 的非阻塞版本:MPI_Ibcast()，然后调用一次 MPI_Waitall()。

• 请注意，您所描述的数据看起来像一个二维数组。有一种方法可以以不同的方式分配它，以便整个数据在内存中是连续的:

  int block=42;
  int blocksize=42;
  char **array=malloc(block*sizeof(char*));
  if(array==NULL){fprintf(stderr,"malloc failed\n";exit(1);}
  array[0]=malloc(block*blocksize*sizeof(char));
  if(array[0]==NULL){fprintf(stderr,"malloc failed\n";exit(1);}
  int i;
  for(i=1;i<block;i++){
      array[i]=&array[0][i*blocksize];
  }
  

然后，一次调用 MPI_Bcast() 就足以广播整个数组:

MPI_Bcast(array[0], block*blocksize, MPI_CHAR,0, MPI_COMM_WORLD);

编辑:这是一个基于您的代码的解决方案，由 mpicc main.c -o main -Wall 编译并由 mpirun -np 4 main 运行:

#include <mpi.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

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

    int  size, rank;
    MPI_Init(&argc,&argv);
    MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&rank);
    MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&size);    

    int i;
    int blocksize = 10000;
    int blocknum = 200;
    char **datablock = NULL;
    char *recvblock = NULL;
    MPI_Request requests[blocknum];
    MPI_Status status[blocknum];

    if(rank == 0) {
        // this is just an example in practice those blocks are created one the fly as soon as the last block is filled
        datablock = malloc(blocknum*sizeof(char*));
        if(datablock==NULL){fprintf(stderr,"malloc failed\n"); exit(1);}
        for (i=0; i<blocknum; i++){
            datablock[i] = (char*)malloc(blocksize*sizeof(char));
            if(datablock[i]==NULL){fprintf(stderr,"malloc failed\n"); exit(1);}
            datablock[i][0]=i%64;
        }
        for (i=0; i<blocknum; i++)
            MPI_Ibcast(datablock[i], blocksize, MPI_CHAR, 0, MPI_COMM_WORLD, &requests[i]);


    } else {
        // for this example the other threads know allreay how many blocks the rank 0 has created, in practice this information is broadcasted via MPI before the MPI_Ibcast call
        recvblock = malloc(blocksize*blocknum*sizeof(char));
        if(recvblock==NULL){fprintf(stderr,"malloc failed\n"); exit(1);}
        for (i=0; i<blocknum; i++)
            MPI_Ibcast(recvblock+i*(blocksize), blocksize, MPI_CHAR, 0, MPI_COMM_WORLD, &requests[i]);
    }

    int ierr=MPI_Waitall(blocknum, requests, status); 
    if(ierr!=MPI_SUCCESS){fprintf(stderr,"MPI_Waitall() failed rank %d\n",rank);exit(1);}


    if(rank==0){
        for(i=0;i<blocknum;i++){
            free(datablock[i]);
        }
        free(datablock);
    }else{
        for(i=0;i<blocknum;i++){
            if(recvblock[i*(blocksize)]!=i%64){
                printf("communcation problem ! %d %d %d\n",rank,i, recvblock[i*(blocksize)]);
            }
        }
        free(recvblock);
    }

    MPI_Finalize();
    return 0;
}

我相信最佳的实现方式是将序列化和 MPI_IBcast() 结合起来，以限制内存占用和消息数量。