使用 mpi 进行 sobel 边缘检测

Question

我是 mpi 新手。我正在尝试使用 mpi 并行化我的代码（需要更快地运行一些实验）。它应该像这样工作：master 向从属发送一个字符串数组，它们做一些工作并将 status_ready 发送回主控。当所有从设备都准备好时，主设备进入一个循环并迭代地向从设备发送一个双精度向量，从设备处理这个向量并将它们的结果（2 个向量）发送回主设备。当收到所有 tje 消息时，master 将对其进行处理并循环迭代（master 将结果发送给 slave 等）它应该像这样工作

#include <iostream>
#include <mpi.h>
#include <cmath>
#include <opencv2/imgproc/imgproc.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>

using namespace std;
using namespace cv;
//int mod(int z, int l);

int xGradient(Mat image, int x, int y)
{
  return image.at<uchar>(y-1, x-1) +
    2*image.at<uchar>(y, x-1) +
    image.at<uchar>(y+1, x-1) -
    image.at<uchar>(y-1, x+1) -
    2*image.at<uchar>(y, x+1) -
    image.at<uchar>(y+1, x+1);
}

int yGradient(Mat image, int x, int y)
{
  return image.at<uchar>(y-1, x-1) +
    2*image.at<uchar>(y-1, x) +
    image.at<uchar>(y-1, x+1) -
    image.at<uchar>(y+1, x-1) -
    2*image.at<uchar>(y+1, x) -
    image.at<uchar>(y+1, x+1);
}

int main()
{
  Mat src, grey, dst;
  double start, end;
  int i, gx, gy, sum, argc, awal,akhir, size, rank, slave;
  int master=0;
  char **argv;
  // MPI_Status status;
  awal= MPI_Init(&argc, &argv);
  MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size);
  MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);
  slave=size-1;
  start=MPI_Wtime();
  if( rank == master )
    {
      // start=MPI_Wtime();
      src= imread("E:/tigaout/Debug/jari.jpg");  
      cvtColor(src,grey,CV_BGR2GRAY);

      //MPI_Send(&(row_pointers[i*share+done][0]), 1, newtype, i, 1, MPI_COMM_WORLD);
      dst = grey.clone();
      if( !grey.data )
        {
          return -1;
        }
      for (i=1; i<slave; i++)
        {
          MPI_Send(&dst, 1, MPI_DOUBLE, i, 1, MPI_COMM_WORLD);
          cout<<"master mengirim data ke rank 1"<<dst<<endl;
        }
    }
  MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);
  if (rank != master)
    {
      MPI_Recv(&dst, 1, MPI_DOUBLE, 0, 1, MPI_COMM_WORLD, MPI_STATUS_IGNORE);
      cout<<"rank 1 menerima data"<<dst<<endl;
    }
  for(int y = 0; y < grey.rows; y++)
    for(int x = 0; x < grey.cols; x++)
      dst.at<uchar>(y,x) = 0;  

  for(int y = 1; y < grey.rows - 1; y++)
    {
      for(int x = 1; x < grey.cols - 1; x++)
        {
          gx = xGradient(grey, x, y);
          gy = yGradient(grey, x, y);
          sum = abs(gx) + abs(gy);
          sum = sum > 255 ? 255:sum;
          sum = sum < 0 ? 0 : sum;
          dst.at<uchar>(y,x) = sum;


        }
    }


  /*    namedWindow("deteksi tepi sobel");
            imshow("deteksi tepi sobel", dst);

            namedWindow("grayscale");
            imshow("grayscale", grey);

            namedWindow("Original");
            imshow("Original", src);*/

  imwrite( "E:/tigaout/Debug/deteksi jari.jpg", dst );
  MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);
  end=MPI_Wtime();
  cout<<"waktu eksekusi adalah: "<< end-start << " detik " <<endl;
  akhir=MPI_Finalize();

  //waitKey();

  return 0;
}

我已经尝试使用 mpi 点对点发送/接收来编写此代码。但是我的代码总是错的，我的错在哪里，我该如何解决这个问题？

Answer 1

通过使用集合，您可能会获得更好的性能和更简单的代码。从服务器向主服务器发送数据的第一步相当于MPI_Gather。 master向每个slave发送新数据的步骤是MPI_Scatter。

我认为到目前为止可能在您的尝试中引起问题的概念部分是 MPI 程序使用single program, multiple data 编程模型。每个等级都执行相同的代码，但只是获得不同的“等级”值。这似乎在您的块 if (rank == master) 和 if (rank != master) 中被理解，但是当使用障碍或其他集体操作时，您必须记住，在您传递给它的通信器中 没有等级 将通过代码中的那个点，直到所有其余部分都到达那里。您对 MPI_Send 进行的调用是阻塞的，因此在接收 rank 发布匹配的 MPI_Recv 之前，master rank 可能不会通过第一次发送，即永远不会因为接收 rank 卡在屏障上。

希望对您有所帮助。