mpi4py 中的单边通信

在上一篇中我们介绍了 mpi4py 中的动态进程管理，下面我们将介绍单边通信。

简介

单边通信又称作远端内存访问（Remote Memory Access，RMA），在此通信模式下，一个进程可控制和访问远端进程的内存空间，而远端进程可不必关心其内存被访问的情况。单边通信能够将数据交换和同步进行解耦，交换数据时不需要远端进程进行同步。

远端内存访问由一个进程单方面指定所有通信参数，且不需要发送/接收操作配对。与此不同的是，点到点通信中对于配对进程无法知道通信参数的情况，则只能通过全局通信的方式进行通知，较难处理。点到点通信模式如需实现对方进程无法预知的访问操作，则必须通过额外的等待/查询机制辅助完成。

简而言之，单边通信的优点如下：

• 一些不规则的通信模式可以更容易实现，不需要额外的步骤来确定要进行多少次 Send/Recv；
• 如果系统硬件支持远端内存访问，可以比 Send/Recv 获得更好的性能。

点到点通信或集合通信都直接或间接实现了两种效果——消息从发送端流向接收端；在发送和接收端之间实施一次同步。而远端内存访问则将这两个工作分割成彼此独立的功能。

远端内存访问提供 3 种操作——Put（写）、Get（读）和 Accumulate（更新），以及多组同步操作用以控制内存访问顺序。

为统一概念，在远端内存访问操作中，仍将发起动作的进程称作源（origin），而内存被访问的进程称作目的（target）。

使用方式

注意：远端内存访问仅适用于组内通信子对象。

在开始工作之前，参与通信的所有进程需“声明”一个用于通信的“窗口”，在声明窗口时，各进程分别指定属于自己窗口的属性——起始地址和大小。声明操作返回一个 PI.Win 类的对象，所有远端内存访问操作都借助此对象实施。通信时，按照相应的语义，在 MPI.Win 上下文内，指定起始地址、偏移、数量等即可。两个进程可直接访问对方窗口来交互信息，也可借助第三方进程窗口中转实现通信。

单边通信的使用大概遵循以下三个步骤：

• 创建 MPI.Win 窗口对象，声明用于可被其他进程访问的内存区域；
• 执行通信操作，可以是从远程进程上读、写、更新等；
• 对单边通信完成情况进行等待或者检查等操作。

以上我们简要地介绍了 mpi4py 中的单边通信概念，在下一篇中我们将介绍单边通信的相关操作。