第50 章MPI（消息传递接口）及特性
mpi（消息传递接口）是一种广泛应用于并行计算的通信协议和库。以下是一个简单的mpi示例，演示了两个进程之间的点对点通信。
假设我们有两个进程，它们需要共享一个数据。我们可以使用mpi的`mpi_send`和`mpi_recv`函数实现这个过程。以下是使用c语言编写的示例代码：
```c
include ＜mpih＞
include ＜stdioh＞
int main(int argc, char argv[]) {
mpi_init(&argc, &argv);
int world_size, rank;
mpi_m_size(mpi_m_world, &world_size);
mpi_m_rank(mpi_m_world, &rank);
int data = rank;
if (rank == 0) {
int partner = 1;
int value = 42;
mpi_send(&value, 1, mpi_int, partner, 0, mpi_m_world);
printf(&34;process d sent d to process d\n&34;, rank, value, partner);
} else if (rank == 1) {
int partner = 0;
int value;
mpi_recv(&value, 1, mpi_int, partner, 0, mpi_m_world, mpi_status_ignore);
printf(&34;process d received d from process d\n&34;, rank, value, partner);
}
mpi_finalize();
return 0;
}
```
在这个示例中，我们有两个mpi进程，分别具有rank 0和rank 1。进程0将整数值42发送给进程1。进程1通过调用`mpi_recv`接收来自进程0的消息。
要编译和运行此示例，您需要使用mpi编译器（如mpicc）并安装mpi实现（如mpich或openmpi）。例如，在unix/linux系统上，可以使用以下命令编译和运行示例：
```bash
mpicc -o mpi_example mpi_examplec
mpirun -np 2 /mpi_example
```
运行后，您将看到以下输出：
```
process 0 sent 42 to process 1
process 1 received 42 from process 0
```
这个简单的示例展示了如何使用mpi实现两个进程之间的点对点通信。
mpi（消息传递接口）提供了丰富的功能和api，以支持各种并行计算任务。以下是mpi的一些其他主要功能和特性：
1 点对点通信：
mpi支持点对点通信，允许进程之间直接交换消息。`mpi_send`和`mpi_recv`函数用于发送和接收单个消息，而`mpi_bsend`和`mpi_bcast`函数则用于发送和接收批量消息。
2 集合通信：
mpi提供了用于多对一通信和集合通信的原语，如`mpi_allreduce`、`mpi_allgather`、`mpi_reduce`和`mpi_gather`等。这些函数可以在一组进程之间执行全局或局部聚合操作，如求和、求最大值、求平均值等。
3 并行i/o：
mpi提供了用于并行i/o的api，如`mpi_file_open`、`mpi_file_read`、`mpi_file_write`和`mpi_file_close`等。这些函数允许多个进程同时读取和写入文件，以提高数据输入/输出的效率。
4 数据类型：
mpi支持自定义数据类型（mpi_datatype），允许开发者将复杂的数据结构传递给mpi函数。mpi_datatype可以用于表示数组、结构体和其他复合数据类型，以便在进程之间传递数据。
5 进程管理：
mpi提供了进程管理的api，如`mpi_m_spawn`、`mpi_m_split`和`mpi_m_free`等。这些函数允许开发者创建、分裂和销毁通信域（municator），以适应不同的并行计算任务。
6 并行i/o和库支持：
mpi可以与其他并行计算库和框架（如openmp、cuda、opencl等）结合使用，以支持更复杂的并行计算任务。此外，许多高性能计算环境和应用程序都提供了mpi支持，如高性能文件系统（如lustre、gpfs等）和数值计算库（如blas、lapack等）。
7 调试和性能分析工具：
mpi提供了一系列调试和性能分析工具，如`mpi_barrier`、`mpi_waitall`、`mpi_waitany`和`mpi_test`等。这些工具可以帮助开发者调试并行程序，分析性能瓶颈，并优化程序性能。
这些功能和特性只是mpi功能的冰山一角。mpi提供了丰富的api和工具，以满足各种并行计算任务的需求。