MPI_Send的用法和参数解释

MPI_Send 是 MPI 中用于发送消息的基本函数。它提供了点对点通信的一种方式，允许一个进程发送数据到另一个进程。使用 MPI_Send 可以将某个进程中的数据发送到另一个进程指定的缓冲区。

MPI_Send 函数原型：

int MPI_Send(
    const void *buf,   // 发送缓冲区起始地址
    int count,         // 发送数据的个数
    MPI_Datatype datatype,  // 发送数据的类型
    int dest,          // 接收数据的进程编号（目标进程的rank）
    int tag,           // 消息标识符
    MPI_Comm comm      // 通信域
);

参数解释：

1. *buf (const void)**：发送数据缓冲区的指针，表示要发送数据的起始地址。它指向存储要发送数据的内存区域。

   • 例如，如果发送一个整数数组，可以传递数组的起始地址。

int data[10];
MPI_Send(data, 10, MPI_INT, dest, tag, comm);

• count (int)：要发送的数据个数，表示 buf 中有多少个数据元素需要发送。这个值与 datatype 的大小有关。例如，如果 datatype 是 MPI_INT，而 count 是 10，则表示发送 10 个整数。

• datatype (MPI_Datatype)：发送的数据类型，用于指定缓冲区中元素的数据类型。MPI 提供了一些常用的预定义数据类型：

  • MPI_INT：用于发送整型数据（例如 int）。
  • MPI_FLOAT：用于发送单精度浮点数（例如 float）。
  • MPI_DOUBLE：用于发送双精度浮点数（例如 double）。
  • 还可以创建自定义的数据类型。

• dest (int)：目标进程的 rank，即接收数据的进程的编号。rank 是指在通信域 comm 中，每个进程的唯一标识符（编号）。如果你要将数据发送给进程 3，则 dest = 3。

• tag (int)：消息标识符，用户自定义的整数，用于区分不同的消息。例如，你可以使用不同的 tag 值来区分多个并发的发送操作。发送和接收的 tag 值必须匹配，接收进程才能正确接收消息。

• comm (MPI_Comm)：通信域，定义进程之间的通信范围。常见的通信域是 MPI_COMM_WORLD，它包括了所有在 MPI 初始化时启动的进程。也可以使用自定义通信域。

 

MPI_Send 的工作机制

• MPI_Send 是一个 阻塞 的发送函数，这意味着在调用该函数时，发送进程会等待，直到它的发送缓冲区可以重用（即，数据已经复制到系统缓冲区，或直接发送给接收进程）。这个等待时间取决于通信的实现方式，但对程序透明。

• 如果接收端没有准备好接收消息，MPI_Send 可能会导致发送端等待，直到接收端调用 MPI_Recv。

例子

以下是一个简单的 MPI_Send 的使用示例：

 

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

int main(int argc, char *argv[]) {
    int myid, numprocs, dest, source, tag = 0;
    int send_data, recv_data;
    MPI_Status status;

    MPI_Init(&argc, &argv);
    MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &myid);
    MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &numprocs);

    if (myid == 0) {
        // 进程 0 发送数据
        send_data = 42;
        dest = 1;
        MPI_Send(&send_data, 1, MPI_INT, dest, tag, MPI_COMM_WORLD);
        printf("Process %d sent data %d to process %d\n", myid, send_data, dest);
    } else if (myid == 1) {
        // 进程 1 接收数据
        source = 0;
        MPI_Recv(&recv_data, 1, MPI_INT, source, tag, MPI_COMM_WORLD, &status);
        printf("Process %d received data %d from process %d\n", myid, recv_data, source);
    }

    MPI_Finalize();
    return 0;
}

 输出示例：

Process 0 sent data 42 to process 1
Process 1 received data 42 from process 0

常见使用场景

• 点对点通信：MPI_Send 常用于两个进程之间传递数据，比如在分布式计算中，主进程将任务分发给工作进程，或者工作进程将结果返回给主进程。

• 边界交换：在并行计算中，常需要在不同进程之间交换边界数据，比如在网格计算中，你可以通过 MPI_Send 将一个子网格的边界发送给相邻的进程。

MPI_Send 与其他发送函数的区别

• MPI_Send（阻塞发送）：会阻塞进程，直到消息发送完毕。
• MPI_Isend（非阻塞发送）：消息发送是异步的，进程不会等待发送完成，立即返回并继续执行。
• MPI_Ssend（同步发送）：发送方会等待接收方确实已经开始接收，才能完成发送。