學習了MPI四種通信模式 及其函數用法：

（1）標準通信模式：MPI_SEND

（2）緩存通信模式：MPI_BSEND

（3）同步通信模式：MPI_SSEND

（4）就緒通信模式：MPI_RSEND

四種通信模式的區別都在消息發送端，而消息接收端的操作都是MPI_RECV。

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1.標準通信模式

原理圖如下

標準通信模式由MPI決定是否用緩存。

如果MPI決定緩存將要發出的數據：發送操作不管接受操作是否執行，都可以進行；而且緩存結束后發送操作就可以返回，不需要等待接受操作收到數據

如果MPI決定不緩存將要發送的數據：對于阻塞通信，則要求接受操作執行，并且數據都發送到接受緩沖區了，發送操作才能夠返回；對于非阻塞通信，發送操作雖然沒有完成，但是發送調用可以正確返回。

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2.緩存通信模式

與標準通信的區別在于需要自己維護程序的緩沖區。

int MPI_Buffer_attach(void *buffer, int size)用于申請緩存

int MPI_Buffer_detach(void **buffer, int *size) 用于釋放緩存 這是一個阻塞調用 函數返回表示緩沖區已經被釋放

示例代碼如下：

1 #include "mpi.h" 2 #include <stdio.h> 3 #include <stdlib.h> 4 #define SIZE 6 5 static int src = 0; 6 static int dest = 1; 7 8 void generate_data(double *, int); 9 void normal_recv(double *, int); 10 void buffered_send(double *, int); 11 12 void generate_data(double *buffer, int buff_size){ 13 int i; 14 for (i=0; i<buff_size; i++) buffer[i]=(double)i+1; 15 } 16 17 void normal_recv(double *buffer, int buff_size){ 18 int i,j; 19 MPI_Status status; 20 double *b; 21 22 b = buffer; 23 24 MPI_Recv(b,(buff_size-1),MPI_DOUBLE,src,2000,MPI_COMM_WORLD, &status); 25 fprintf(stderr, "standard receive a message of %d data\n", buff_size-1); 26 for(j=0; j<buff_size-1; j++) fprintf(stderr, "buf[%d]=%f\n",j,b[j]); 27 28 b+=buff_size-1; 29 MPI_Recv(b, 1, MPI_DOUBLE, src, 2000, MPI_COMM_WORLD, &status); 30 fprintf(stderr, "standard receive a message of one data\n"); 31 fprintf(stderr, "buf[0]=%f\n",*b); 32 } 33 34 void buffered_send(double *buffer, int buff_size){ 35 int i,j; 36 void *bbuffer; 37 int size; 38 39 fprintf(stderr, "buffered send message of %d data\n", buff_size-1); 40 for(j=0; j<buff_size-1; j++) fprintf(stderr, "buf[%d]=%f\n",j,buffer[j]); 41 MPI_Bsend(buffer, (buff_size-1), MPI_DOUBLE, dest, 2000, MPI_COMM_WORLD); 42 43 buffer+=buff_size-1; 44 fprintf(stderr, "bufferred send message of one data\n"); 45 fprintf(stderr, "buf[0]=%f\n", *buffer); 46 MPI_Bsend(buffer, 1, MPI_DOUBLE, dest, 2000, MPI_COMM_WORLD); 47 48 MPI_Buffer_detach(&buffer, &size); 49 MPI_Buffer_attach(bbuffer, size); 50 } 51 52 int main(int argc, char *argv[]) 53 { 54 int rank; 55 double buffer[SIZE], *tmpbuffer, *tmpbuf; 56 int tsize, bsize; 57 char *test = NULL; 58 59 MPI_Init(&argc, &argv); 60 MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank); 61 62 if (rank==src) { // 發送消息進程 63 generate_data(buffer, SIZE); 64 MPI_Pack_size(SIZE, MPI_DOUBLE, MPI_COMM_WORLD, &bsize); 65 tmpbuffer = (double*)malloc(bsize+2*MPI_BSEND_OVERHEAD); 66 if (!tmpbuffer) { 67 MPI_Abort(MPI_COMM_WORLD, 1); 68 } 69 // 告訴系統MPI_Bsend用到buffer就去tmpbuffer那里去找 70 MPI_Buffer_attach(tmpbuffer, bsize+2*MPI_BSEND_OVERHEAD); 71 buffered_send(buffer, SIZE); 72 MPI_Buffer_detach(&tmpbuf, &tsize); 73 printf("tsize detach from tmpbuf is : %d\n", tsize); 74 } 75 else if (rank==dest) { 76 normal_recv(buffer, SIZE); 77 } 78 else { 79 MPI_Abort(MPI_COMM_WORLD, 1); 80 } 81 MPI_Finalize(); 82 }

代碼輸出結果是：

總共需要發送5個double類型，每個類型占8個字節；MPI通信其他附屬信息占200個字節；因此總共緩沖區的大小的240個字節。

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3.同步通信模式

同步發送進程的特點是：發送操作可以不依賴接受進程的相應接受操作是否已經啟動，但是必須等著接受操作開始執行后才能返回；這意味著一旦同步發送返回后，發送緩沖區中的數據已經全部被系統緩沖區緩存。“發送緩沖區”表示MPI的緩沖區，“系統緩沖區”指的是操作系統的寫緩沖區，注意二者的區別。這意味著同步發送緩沖區中的數據可以被釋放或重新利用。而標準通信模式（或緩存通信模式）中，在用緩存的模式下，發送操作返回僅僅意味著數據都已經到發送緩沖區中了，數據是否到系統緩沖區不得知。

示例代碼如下：

1 #include "mpi.h" 2 #include <stdio.h> 3 4 #define SIZE 10 5 6 static int src = 0; 7 static int dest = 1; 8 9 int main(int argc, char *argv[]) 10 { 11 int rank; 12 int act_size = 0; 13 int flag, np, rval, i; 14 int buffer[SIZE]; 15 MPI_Status status, status1, status2; 16 int count1, count2; 17 MPI_Init(&argc, &argv); 18 MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank); 19 MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &np); 20 21 if (np!=2) { 22 MPI_Abort(MPI_COMM_WORLD, 1); 23 } 24 act_size = 5; /*最大消息長度*/ 25 if (rank==src) { 26 MPI_Ssend(buffer, act_size, MPI_INT, dest, 1, MPI_COMM_WORLD); 27 fprintf(stderr, "MPI_Ssend %d data,tag=1\n", act_size); 28 act_size = 4; 29 MPI_Ssend(buffer, act_size, MPI_INT, dest, 2, MPI_COMM_WORLD); 30 fprintf(stderr, "MPI_Ssend %d data,tag=2\n", act_size); 31 } 32 else if (rank=dest) { 33 MPI_Recv(buffer, act_size, MPI_INT, src, 1, MPI_COMM_WORLD, &status1); 34 MPI_Recv(buffer, act_size, MPI_INT, src, 2, MPI_COMM_WORLD, &status2); 35 MPI_Get_count(&status1, MPI_INT, &count1); 36 fprintf(stderr, "receive %d data,tag=%d\n",count1, status1.MPI_TAG); 37 MPI_Get_count(&status2, MPI_INT, &count2); 38 fprintf(stderr, "receive %d data,tag=%d\n",count2, status2.MPI_TAG); 39 } 40 MPI_Finalize(); 41 }

代碼執行結果如下：

如果將33 34行代碼互換位置，則程序陷入了deadlock：一方面發送進程中tag=1的MPI_Ssend操作一直處于阻塞狀態；另一方面接受進程中的tag=2的MPI_Recv操作處于阻塞狀態；兩個進程互相等著對方，陷入了死鎖。

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4. 就緒通信模式

與前幾種通信模式不同，只有當接受進程的接受操作已經啟動時，才可以在發送端啟動發送進程。

一種可能的就緒通信模式實現方法如下圖：

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上圖保證的目標是①要先于④執行；方法是插入②和③；①一定先于②執行，③一定等②成功后才能執行，③成功后④才能執行。

由此一定保證①先于④執行，就保證了就緒通信。

示例代碼如下：

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1 #include "mpi.h" 2 #include <stdio.h> 3 #include <stdlib.h> 4 5 #define TEST_SIZE 2000 6 7 void test_rsend(); 8 9 int main(int argc, char *argv[]) 10 { 11 MPI_Init(&argc, &argv); 12 test_rsend(); 13 MPI_Finalize(); 14 } 15 16 void test_rsend() 17 { 18 int rank, size; 19 int next, prev; 20 int tag; 21 int count; 22 float send_buf[TEST_SIZE], recv_buf[TEST_SIZE]; 23 MPI_Status status; 24 MPI_Request request; 25 26 MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank); 27 MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size); 28 29 if (2!=size) { 30 MPI_Abort(MPI_COMM_WORLD, 1); 31 } 32 next = rank + 1; 33 if (next >= size) next = 0; 34 prev = rank - 1; 35 if (prev <0) prev = size-1; 36 37 if (0==rank) { 38 fprintf(stderr, " Rsend Test\n"); 39 } 40 tag = 1456; 41 count = TEST_SIZE/3; 42 if (0==rank) { 43 MPI_Recv(MPI_BOTTOM,0,MPI_INT,next,tag,MPI_COMM_WORLD, &status); 44 fprintf(stderr, " Process %d post Ready send\n", rank); 45 MPI_Rsend(send_buf,count,MPI_FLOAT,next,tag,MPI_COMM_WORLD); 46 } 47 else { 48 fprintf(stderr, " process %d post a receive call\n", rank); 49 MPI_Irecv(recv_buf, TEST_SIZE, MPI_FLOAT,MPI_ANY_SOURCE,MPI_ANY_TAG,MPI_COMM_WORLD,&request); 50 MPI_Send(MPI_BOTTOM,0,MPI_INT,next,tag,MPI_COMM_WORLD); 51 MPI_Wait(&request, &status); 52 fprintf(stderr, " Process %d Receive Rsend message from %d\n",rank, status.MPI_SOURCE); 53 } 54 }

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代碼執行結果如下：

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轉載于:https://www.cnblogs.com/xbf9xbf/p/5204167.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【MPI学习3】MPI并行程序设计模式：不同通信模式MPI并行程序的设计的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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