Linux下MPI环境的安装配置及MPI程序的编译运行

Linux下MPI环境的安装配置及MPI程序的编译运行，step by step。

• 下载MPI安装包
  去这里下载一个适合的安装包。
• 安装包的解压
  安装包所在的目录下，运行tar xzvf mpich-x.x.x.tgz。
• 切换到解压出来的包目录下
  cd mpich-x.x.x
• configure配置编译环境，我这里为它选择了一个安装路径。
  ./configure --prefix=/usr/local/mpich-x.x.x

这里可能会有一些出错提示，缺少编辑器啥的，按需求确认安装C、C++、F77和F90编译器即可。

• 安装

makemake install

• 可能还需要添加环境变量，设置用户权限等等，大概就像下面这样。不同的Linux系统不一样，不要照抄呀。参考参考就行。其实主要就是你要扒拉到你的安装文件夹下，看哪些文件夹比较重要的，要想办法添加到PATH中去。比如/usr/local/mpi/bin这个文件夹等等。

1、创建文件/etc/profile.d/user.sh，包含以下内容：

export PATH=$PATH:/usr/local/mpi/binexport MANPATH=$MANPATH:/usr/local/mpi/man

2、创建文件/etc/ld.so.conf.d/mpi.conf，包含以下内容：

/usr/local/mpi/lib/usr/local/mpi/lib/shared

3、执行以下命令，使两个文件生效：

source  /etc/profile.d/user.shsource /sbin/ldconfig

4、在/etc/profile文件中添加库共享路径
执行sudo gedit /etc/profile,然后在其中加入一行

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/usr/local/lib

5.使该配置文件生效

source /etc/profile

至此，Linux下MPI环境的安装配置就算完成了。接下来可以来使用这个接口了。

在解压出来的MPI安装目录下有个examples文件夹，里面有若干示例程序可供测试。

• 编译测试
  使用cd命令切换到示例程序文件夹下，使用mpicc hellow.c -o hellow进行编译。
• 运行测试

mpirun -np N hellow这里的N改成一个常数，表示你要用来运行这个并行程序的节点。当然，如果不是在集群环境上，你一个CPU就一个节点，进程数也就是一个最多，本地机子默认的编号就是0。你N的不同无异于就是把程序跑N遍而已。

MPI:英文全称是Message Passing
Interface，这个就很明了了，信息传递接口，是独立于语言的通信协议（标准），是一个库。不是一个编程语言，它有自己的实现。

在MPICH中，mpirun是MPI程序的启动脚本，它简化了并行进程的启动过程，尽可能屏蔽了底层的实现细节，从而为用户提供了一个通用的MPI并行机。在用mpirun命令执行并行程序时，参数-np指明了需要并行运行的进程个数。mpirun首先在本地结点上启动一个进程，然后根据/usr/local/share/machines.LINUX文件中所列出的主机，为每个主机启动一个进程。若进程数比可用的并行节点数多，则多余的进程将重新按照上述规则进行。按这个机制分配好进程后，一般会给每个节点分一个固定的标号，类似于身份证了，到时再消息传递中会用到。

节点之间传递消息，一般要先认证身份，每次传递都要认证身份比较麻烦。所以，可以搞一个“通行证”一样的东西，使得传递消息变得更加便捷。示例命令行代码如下：

ssh-keygen -t dsacp id˙dsa.pub authorized˙keyschmod go-rwx authorized˙keysssh-agent  $SHELLssh-add

看一个简单的MPI程序：

#include <stdio.h>#include <mpi.h>int main(int argc, char * argv[]){int myrank, nprocs;MPI_Init(&argc, &argv);MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&nprocs);MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &myrank);printf("rank%dof%d:Hello,world!\n",myrank, nprocs);MPI_Finalize();return 0;}

• 初始化MPI环境：

MPI_Init(&argc, &argv);

• 获取并行环境参数(总进程数、本地进程编号等)：

MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &nprocs);
MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &myrank);

• 执行计算、通信等操作：

printf(”rank %d of %d: Hello, world!\n”, myrank, nprocs);

• 结束MPI环境：

MPI_Finalize();

收发消息函数：

#include <mpi.h>int main (int argc, char *argv[]){int myrank, a;MPI_Status stat;MPI_Init (&argc, &argv);MPI_Comm_rank (MPI_COMM_WORLD, &myrank);a = myrank  +  10;if (myrank == 0)MPI_Send (&a, 1, MPI_INT, 1, 9, MPI_COMM_WORLD);else (myrank == 1)MPI_Recv (&a, 1, MPI_INT, 0, 9, MPI_COMM_WORLD, &stat);MPI_Finalize (); return 0;}

通俗地说，MPI_Send的六个元素的大概意思就是，我要从内存的那个位置开始，连续取多少个某种类型的数据，这就是消息数据。信封上写上这是要送给序号为多少的节点的第几封信，指明这是申通快递寄过去，这就是消息信封的三个元素。反之亦然，MPI_Recv就要开辟从某个位置开始的多少个这种类型的数据内存，然后去找对方寄送给自己的第N封消息，要是申通的，如果收到了，反馈一个状态。

如何理解并行计算的计算流程呢？我是这样想的。按并行的方式写一段并行的程序，然后在集群环境里主机上运行apirun的时候指定需要的进程数。接着，计算机在集群环境下尽可能找到对应 的节点，分配进程任务并给他们编号。此后，将程序拷贝一份给每一个节点，每个节点在这个共同的工作中都担任着一份角色。接着，他们就按程序中设计的方式，各自运行着由自己编号决定的自己的那一段代码，相互之间进行通讯，最后共同完成这项任务。那么，不同节点程序进行有早晚，如何保证协调一致有序进行呢？比如说，你可以等呀，可以找个地方先寄存一下你给别人的消息之类的。这就涉及到了MPI通讯的阻塞型和非阻塞型通讯模式。