MPI简介

MPI（Message Passing Interface），消息传递接口。消息传递是进程通信的一种方法，在利用消息传递进行进程间通信时，各个进程具有自己独立的堆栈，进程之间的通信通过显示调用函数完成。MPI是利用消息传递来完成多进程通信的一种标准。其实现有很多，如MPICH、CHIMP、LAM MPI等。本文以MPICH为例，进行介绍。

一. 安装与环境配置

MPICH的安装及配置见上一篇文章。本文运行环境为VS2012 + MPICH2 - 1.4.1。

二. 接口说明

本文以Hello World为例，对MPI相关接口进行简单说明。

代码如下所示：

#include "mpi.h"          //包含MPI的头文件
#include <iostream>  

using namespace std;

int main(int argc,  char* argv[])  
{  
    int rank;             //进程号，标识每一个进程
    int size;             //进程数目，总共有多少进程
    int namelen;          //处理机名称长度
    char processor_name[MPI_MAX_PROCESSOR_NAME];         //每个进程对应的处理机名称
    MPI_Init(&argc,&argv);                               //初始化MPI执行环境
    MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);                //标识各个MPI进程
    MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size);                //标识总共有多少进程
    MPI_Get_processor_name(processor_name, &namelen);    //得到当前进程的处理机名称

    printf("Hello,World from Process %d of %d on %s\n", rank, size, processor_name);    //在当前进程下打印

    MPI_Finalize();       //结束MPI执行环境  

    return 0;  
}  

在上述代码中，共用到了5个MPI接口，分别是MPI_Init()、MPI_Comm_rank()、MPI_Comm_size()、MPI_Get_processor_name()、MPI_Finalize()。

     MPI_Init(int *argc,char ***argv)和MPI_Finalize()

MPI_Init()表示并行部分的开始。用于初始化MPI运行环境，建立多个MPI进程之间的联系，为后续通信做准备，两个参数均来自于main函数。MPI_Finalize()表示并行部分的结束。用于结束MPI执行环境。两个函数之间的代码由多个进程并行执行。所有的MPI其它函数的调用都应该在这两个函数之间。

     MPI_Comm_rank(MPI_Comm comm,int *rank)

用来标识当前进程，给出进程号。其有两个参数，MPI_Comm类型的通信域句柄，标识MPI进程组，例子中使用MPI_COMM_WORLD，指所有进程组。rank用于返回当前进程的进程ID。

     MPI_Comm_Size(MPI_Comm comm,int *size)

由于返回进程组进程数目。有两个参数，MPI_Comm类型的通信域句柄，标识MPI进程组，例子中使用MPI_COMM_WORLD，指所有进程组，与上一个函数相同。size用于返回进程组进程数目。

     MPI_Get_processor_name(char *name,int *resultlen)

name为返回的机器名字符串，resultlen为返回的机器名长度

此外，还有两个较为常用的函数：

int MPI_Send(void *buf, int count, MPI_Datatype datatype,int dest, int tag, MPI_Comm comm)

用于进程之间消息的发送。其中，buf为发送缓冲区的起始地址，count为将发送的数据个数（以后面的数据类型进行计数），datatype为发送数据的数据类型，dest为目的进程标识号，tag为消息标识，comm为通信域。其是将发送缓冲区buf中的count个datatype数据类型的数据发送到标识号为dest的目的进程，本次发送的消息标识是tag。

int MPI_Recv(void *buf, int count, MPI_Datatype datatype, int source, int tag, MPI_Comm, MPI_Status *status)

用于进程之间消息的接收。buf为接收缓冲区的起始地址，count为最多可接收的数据个数，datatype为接收数据的数据类型，source为接收数据的来源进程标识号，tag为消息标识，应与相应发送操作的标识相匹配，comm为本进程和发送进程所在的通信域，status为返回状态。

三.MPI程序运行

本示例在VS2012环境下编写。
首先，打开wmpiexec.exe(在安装位置bin目录下)，如下所示：

在Application框里选择要运行的exe，并设置进程数目。“run in an separate window”选框表明是否要重新开一个黑框来运行程序。
设置如下：

运行结果如下：