MPI之通信模式(标准，缓存，同步，就绪)

MPI缓冲区

• 由MPI自行维护的一块内存区域，也可由用户(MPI_Bsend)自行维护；
• 发送方 维护一块发送缓冲区； 接收方 维护一块接收缓冲区。

数据收发过程：

• 当发送端将数据拷贝到自身的数据缓冲区后(注意这里是拷贝，即数据到达发送缓冲区，再对原数据进行修改将不会影响发送的数据)，对应的Send函数将会返回，意味着发送动作已经完成；
• 当接收端将数据拷贝到自身的接收缓冲区中，Recv函数调用结束。

类似于Socket通信时，调用send将数据放置发送缓冲区即表示send完成。

阻塞通信模型

发送

1. 标准通信模式 MPI_Send 该接口是否进行缓存由MPI决定，分情况讨论

1. 发送进程的发送动作不依赖接收进程(有缓存)：发送进程将数据拷贝到数据缓冲区，不管接收进程有没有执行接收动作，函数都直接返回，发送动作对于用户来讲已经完成；
2. 发送进程的发送动作依赖于接收进程(不带缓存，直接发送)：发送进程发送消息时需要接收进程也要开始接收进程，两者处于一边发送一边接收的状态，此时MPI_Send阻塞当前发送方直到数据被接收方确认收到，基于底层的数据传输机制；
   

2. 缓存通信模式 MPI_Bsend 当用户对上述标准通信模式不满意，不能满足需求，可以采用该模式

该函数在发送消息时使用明确的缓冲区，并具有较低的内存使用率和较高的性能。相对于 MPI_Send 函数，MPI_Bsend 不阻塞发送方，也不会复制消息缓冲区中的数据，而是将数据拷贝到MPI缓冲区中，MPI_Bsend 函数将立即返回，在MPI缓冲区中的消息稍后使用异步方式传输。

函数原型

int MPI_Bsend(const void *buf, int count, 
MPI_Datatype datatype, int dest, int tag, MPI_Comm comm)
//用户自行管理缓冲区
int MPI_Buffer_attach(void *buffer,int size)
int MPI_Buffer_detach(void *buffer,int &size)

参数详解

• buf: 待发送数据的首地址
• count: 待发送的数据量
• datatype: 待发送数据类型
• dest: 目标进程的 MPI rank
• tag: 消息标记
• comm: MPI通信域

注意事项
发送时需要将数据从消息缓冲区拷贝到用户提供的缓冲区buffer，该方法消除了发送端同步的开销，如前面分析，消息发送能否进行及能否正确返回不依赖于接收进程。好处是用户可以认为程序需要发送的消息提供缓冲区，但用户也需要负责管理该缓冲区。如果该缓冲区buffer大小不足以存储消息缓冲区中待发送的数据，将导致程序错误退出。

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

#define BUFFER_SIZE  1024

int main(int argc, char *argv[])
{
   
    int rank, size;
    MPI_Status status;
    double t0, t1;
    char buf[BUFFER_SIZE];
    char *my_buffer;
    MPI_Request request;

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

    if(rank == 0)
    {
   
        //为MPI缓冲区分配内存空间
        my_buffer=(char *)malloc(BUFFER_SIZE);
        MPI_Buffer_attach(my_buffer, BUFFER_SIZE);

        snprintf(buf, BUFFER_SIZE, "Hello, world, from rank %d!", rank);
        t0=MPI_Wtime();
        //异步发送消息
        MPI_Bsend(buf, BUFFER_SIZE, MPI_CHAR, 1, 0, MPI_COMM_WORLD, &request);
        MPI_Wait(&request, &status);
        t1=MPI_Wtime();
        printf("Time taken=%f\n", t1-t0);

        free(my_buffer);
        MPI_Buffer_detach(&my_buffer, &BUFFER_SIZE);
    }
    else
    {