54、MPI文件操作（MPI-IO）：迈向更并行的世界

MPI文件操作（MPI-IO）：迈向更并行的世界

1. 引言

MPI-IO（MPI文件操作）是实现并行文件处理的强大工具。学习MPI-IO的最佳方式是通过实际场景来了解其应用。本文将以使用MPI-IO写出跨处理器分布并带有光晕单元的规则网格为例，详细介绍MPI-IO的基本结构和常见函数调用。

2. MPI-IO概述

2.1 发展历程

20世纪90年代末，MPI-2标准首次将并行文件操作添加到MPI中。Argonne国家实验室的Rajeev Thakur领导开发了广泛使用的MPI文件操作实现ROMIO，它可以与任何MPI实现一起使用，并且大多数MPI发行版都将其作为软件发行的标准部分。

2.2 函数前缀

MPI-IO的所有函数都以 MPI_File 为前缀，本文将重点介绍一些最常用的操作。

2.3 使用方式

MPI-IO有多种使用方式，本文关注高度并行的集体形式，即多个进程协同工作，向文件的各自部分写入数据。为实现这一点，我们将利用创建新MPI数据类型的功能。

2.4 文件指针

MPI-IO库提供了所有进程共享的文件指针和每个进程独立的文件指针。使用共享指针会对每个进程加锁，导致文件操作串行化。为避免加锁，提高性能，我们使用独立文件指针。

2.5 操作分类

文件操作分为集体操作和非集体操作：
- 集体操作 ：使用MPI集体通信调用，通信器的所有成员必须调用该操作，否则会导致程序挂起。
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