漫谈并发编程：用MPI进行分布式内存编程（入门篇）

最新推荐文章于 2025-06-12 16:57:58 发布

原创

最新推荐文章于 2025-06-12 16:57:58 发布 · 1.2w 阅读

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本文是一篇关于MPI的入门教程，通过安装、HelloWorld程序和梯形积分法示例，介绍MPI的基本概念和核心接口。讨论了MPI作为消息传递库，如何在并行计算中进行进程间通信，提供了串行程序与MPI程序的对比。

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0x00 前言

本篇是MPI的入门教程，主要是为了简单地了解MPI的设计和基本用法，方便和现在的Hadoop、Spark做对比，并尝试理解它们之间在设计上有什么区别。

身处Hadoop、Spark这些优秀的分布式开发框架蓬勃发展的今天，老的分布式编程模型是否没有必要学习？这个很难回答，但是我更倾向于花一个下午的时候来学习和了解它。

关于并发和并行编程系列的文章请参考文章集合

文章结构

举个最简单的例子，通过这个例子让大家对MPI有一个基本的理解。
解释一些和MPI相关的概念。
列举一些MPI的常用函数，以及基本用法
通过两个例子详细说明MPI的用法

0x01 举个栗子

安装

建议在Ubuntu上安装，不过笔者尝试一下，报了各种错。正好Win10可以安装一个Linux的bash，就安装了一下，用起来和原生Linux没什么区别，挺方便。

一句搞定。

sudo apt-get install libcr-dev mpich2 mpich2-doc

helloworld

MPI的c语言版helloworld。这是一个最简单的版本，相当于是每个进程都打印一下helloworld。

该例子中的一些方法以及概念在后面都会解释，而且会有两个比这个功能更全一点的例子来帮助理解。

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

int main (int argc, char* argv[])
{
  int rank, size;

  MPI_Init (&argc, &argv);      /* starts MPI*/
  MPI_Comm_rank (MPI_COMM_WORLD, &rank);        /* get current process id*/
  MPI_Comm_size (MPI_COMM_WORLD, &size);        /* get number of processes*/
  printf( "Hello world from process %d of %d\n", rank, size );
  MPI_Finalize();
  return 0;
}

运行

先编译，如果有for循环的话，记得加上后面的参数。

mpicc mpi_hello.c -o hello -std=c99

再运行：

$ mpirun -np 5 ./hello
Hello world from process 0 of 5
Hello world from process 1 of 5
Hello world from process 2 of 5
Hello world from process 3 of 5
Hello world from process 4 of 5

总结

从上面的简单例子可以看出一个MPI程序的框架结构可以用下图表示把握了其结构之后，下面的主要任务就是掌握MPI提供的各种通信方法与手段。

安装时遇到的问题

来一个我在Ubuntu16.04下遇到的错误，实在不想解决这些乱七八糟的，就跳过了。

$sudo apt-get install libcr-dev mpich2 mpich2-doc
Reading package lists... Done
Building dependency tree       
Reading state information... Done
Package mpich2 is not available, but