将子矩阵从主机传递到从机 MPI

Question

我正在尝试学习 MPI，但在我的一门课程中遇到了以下问题：

考虑一个维度为 n * n 的矩阵 A，其中每个元素都是整数。给定 2 对索引 (i1,j1) 和 (i2,j2) 在矩阵 A 中找到其元素总和最大的此类维度的子矩阵。

我想要一些关于如何将子矩阵传递给进程的帮助。我应该先计算矩阵中有多少子矩阵并发送到每个进程 N/s？我将如何发送子矩阵？

我写的一些骨架代码：

#include<mpi.h>
#include<stdio.h>
#include<math.h>
#include<assert.h>
#include<iostream>

using namespace std;

#pragma comment (lib, "msmpi.lib")

enum CommunicationTag
{
    COMM_TAG_MASTER_SEND_TASK,
    COMM_TAG_MASTER_SEND_TERMINATE,
    COMM_TAG_SLAVE_SEND_RESULT,
};

void print_matrix(int mat[10][10], int n) {
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        for (int j = 0; j < n; j++) {
            printf("%d ", mat[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    //0. Init part, finding rank and number of processes

    int numprocs, rank, rc;
    rc = MPI_Init(&argc, &argv);
    if (rc != MPI_SUCCESS) {
        printf("Error starting MPI program. Terminating \n");
        MPI_Abort(MPI_COMM_WORLD, rc);
    }

    MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &numprocs);
    MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);

    printf("I'm rank %d. Num procs %d\n", rank, numprocs); fflush(stdout);


//1. different machine code
    if (rank == 0)
    {
        int n;
        scanf("%d", &n);

        int i1, i2, j1, j2;
        scanf("%d%d%d%d", &i1, &i2, &j1, &j2);

        int mat[10][10];

        //init data
        for (int i = 0; i < n; i++)
            for (int j = 0; j < n; j++) {
                mat[i][j] = (rand() % 100) - 50; //init random between -50 and 49
            }

        print_matrix(mat, n);

//here; how do I pass the submatrices to the processes?
        for (int i = 1; i < numprocs; i++) {
            MPI_Send(&i1, 1, MPI_INT, i, COMM_TAG_MASTER_SEND_TASK, MPI_COMM_WORLD);
            MPI_Send(&i2, 1, MPI_INT, i, COMM_TAG_MASTER_SEND_TASK, MPI_COMM_WORLD);
            MPI_Send(&j1, 1, MPI_INT, i, COMM_TAG_MASTER_SEND_TASK, MPI_COMM_WORLD);
            MPI_Send(&j2, 1, MPI_INT, i, COMM_TAG_MASTER_SEND_TASK, MPI_COMM_WORLD);

//here; how do I pass the submatrices to the processes?
        }
    }
    else {
        //if slave ...

    }
    system("Pause");
}

Answer 1

第一步是停止思考如何使用MPI_Send()。基本解决方案是使用MPI_Bcast() 将A 传输到所有MPI 进程。

然后将工作向上划分（不需要为此通信，相同的划分逻辑可以在每个进程中运行）。计算每个 MPI 进程中的总和，并使用MPI_Gather() 在主进程中收集它们。选择最大的就完成了。

实际上只需要两个 MPI 操作：Bcast 将输入数据分发到所有进程，以及 Gather 集中结果。

请注意，所有 MPI 进程都需要同步执行集体操作。您只需要if (rank == 0) 即可知道应该由哪个进程加载矩阵并分析 Gathered 结果。