C/C++教學

C/C++ Open MPI 用法與範例

本篇 ShengYu 介紹 C/C++ Open MPI 的用法與範例。Open MPI 是一個訊息傳遞介面函式庫 (Message Passing Interface) 的專案，Open MPI 結合了其他幾個項目的技術和資源。它被許多 TOP500 超級計算機使用。Open MPI 是做多行程 (Multiprocessing) 的平行，每個行程的記憶體不是共享的，此時就需要不同行程間的訊息傳遞 (message passing)，另一個類似名稱的叫 OpenMP，OpenMP 是做多執行緒 (Multithreading) 的平行，且每個執行緒是共享記憶體 (shared memory)。

C/C++ 要使用 MPI 的話需要引入的標頭檔 <mpi.h>，

這邊介紹 C/C++ MPI 的基本用法，

cpp-mpi.cpp
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// mpiCC cpp-mpi.cpp -o a.out && mpirun a.out
#include <iostream>
#include <mpi.h>

using namespace std;

int main() {
    printf("main ++\n");

    int size;
    int rank;
    MPI_Init(NULL, NULL);
    MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size);
    MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);
    printf("size=%d, rank=%d\n", size, rank);
    MPI_Finalize();
    
    printf("main --\n");
    return 0;
}

在 Linux 環境的下直接用 gcc / g++ 編譯會遇到 mpi.h: No such file or directory 的錯誤訊息，

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$ g++ cpp-mpi.cpp -o a.out
cpp-mpi.cpp:3:17: fatal error: mpi.h: No such file or directory

解決方式為使用 mpicc 來替換 gcc，mpiCC 來替換 g++，

如果是 c 語言的話就使用 mpicc 來編譯，如下範例，

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$ mpicc cpp-mpi.cpp -o a.out

如果是 c++ 語言的話就使用 mpiCC / mpicxx / mpic++ 來編譯，如下範例，

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$ mpiCC cpp-mpi.cpp -o a.out

可以用 mpiCC -show 或 mpiCC -showme 來顯示一些資訊

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$ mpiCC -show
g++ -I/usr/lib/openmpi/include/openmpi/opal/mca/event/libevent2021/libevent -I/usr/lib/openmpi/include/openmpi/opal/mca/event/libevent2021/libevent/include -I/usr/lib/openmpi/include -I/usr/lib/openmpi/include/openmpi -pthread -Wl,-rpath -Wl,/usr/lib/openmpi/lib -Wl,--enable-new-dtags -L/usr/lib/openmpi/lib -lmpi_cxx -lmpi

執行的話就使用 mpirun，預設使用全部的數量，

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$ mpirun a.out

我的電腦 CPU 配備為 4 核心，執行結果如下，

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main ++
main ++
main ++
main ++
size=4, rank=3
size=4, rank=0
size=4, rank=1
size=4, rank=2
main --
main --
main --
main --

如果要指定 processes 處理器數量的話，則使用 -np 參數，

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mpirun -np 2 a.out

我的電腦執行結果如下，

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main ++
main ++
size=2, rank=1
size=2, rank=0
main --
main --

以上就是 C/C++ Open MPI 用法與範例介紹，
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