主从模式（实现矩阵乘法） - 知乎 (zhihu.com)
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// 全局变量初始化
const int rows = 100;
const int cols = 100;
double a[rows][cols] = { 0 }; //矩阵 [rows,cols]
double b[cols] = { 0 }; // 列矩阵
double c[rows] = { 0 }; // 存储结果矩阵
double buffer[cols] = { 0 }; //缓冲变量
int numsent = 0; // 已发送行数
int numprocs = 0; //设置进程数
const int m_id = 0; // 主进程 id
const int end_tag = 0; // 标志发送完成的 tag
MPI_Status status; // MPI 状态
// 主进程主要干三件事: 定义数据, 发送数据和接收计算结果
void master()
{
// 1准备数据
for (int i = 0; i < cols; i++)
{
b[i] = i;
for (int j = 0; j < rows; j++)
{
a[i][j] = i + 1;
}
};
// 2 每个从进程都接收相同的矩阵b,
// 考虑使用广播操作, 即主进程将矩阵b向通信域内所有进程广播一下矩阵b,
// 然后从进程就可以都接收到矩阵b这一变量了.
MPI_Bcast(
b, // void* buffer
cols, // int count
MPI_DOUBLE, // MPI_Datatype datatype
m_id, // int root,
MPI_COMM_WORLD // MPI_Comm comm
);
// 矩阵A采用了之前提到过的 MPI_SEND, 发送每行的数据
// 实际的子进程数是 numprocs - 1 个
for (int i = 0; i < std::min(numprocs - 1, rows); i++)
{
for (int j = 0; j < cols; j++)
{
buffer[j] = a[i][j];
}
//发送矩阵A 的行数据, 使用矩阵行数作为 tag MPI_DOUBLE,
MPI_Send(
buffer, // const void* buf,
cols, // int count,
MPI_DOUBLE, // MPI_Datatype datatype,
i + 1, // int dest, 0 列发给 rank 1, 以此类推
i + 1, // int tag, row number +1
MPI_COMM_WORLD // MPI_Comm comm
);
numsent = numsent + 1; // 记录已发送的行数
};
// 3 在执行完发送步骤后, 需要将计算结果收回
double ans = 0.0; // 存储结果的元素
for (int i = 0; i < rows; i++)
{
MPI_Recv(
&ans, // void* buf,
1, // int count,
MPI_DOUBLE, // MPI_Datatype datatype,
MPI_ANY_SOURCE, // int source,
MPI_ANY_TAG, // int tag,
MPI_COMM_WORLD, // MPI_Comm comm,
&status // MPI_Status * status
);
// sender 用于记录已经将结果发送回主进程的从进程号
int sender = status.MPI_SOURCE;
//在发送时, 所标注的 tag = 矩阵的行号+1,
int rtag = status.MPI_TAG - 1;
c[rtag] = ans; //用 c(rtag)=ans来在对应位置存储结果
// numsent 是已发送行, 用于判断是否发送完所有行
// 因其已经发送回主进程, 即可代表该从进程已经处于空闲状态
// 在之后的发送中, 就向空闲的进程继续发送计算任务
if (numsent < rows)
{
// 获取下一列
for (int j = 0; j < cols; j++)
{
buffer[j] = a[numsent][j];
}
MPI_Send(
buffer, cols, MPI_DOUBLE,
sender, numsent + 1, MPI_COMM_WORLD);
numsent = numsent + 1;
}
//当都发送完之后, 向从进程发送一个空信息,
//从进程接收到空信息时, 即执行MPI_FINALIZE来结束.
else
{
int tmp = 1.0;
MPI_Send(
&tmp, 0, MPI_DOUBLE,
sender, end_tag, MPI_COMM_WORLD);
}
};
}
// 子进程
void slave()
{
//从进程首先需要接收主进程广播的矩阵b
MPI_Bcast(b, cols, MPI_DOUBLE, m_id, MPI_COMM_WORLD);
while (1)
{
MPI_Recv(
buffer, cols, MPI_DOUBLE,
m_id, MPI_ANY_TAG, MPI_COMM_WORLD,
&status);
//直到矩阵A的所有行都计算完成后, 主进程会发送 tag 为 end_tag 的空消息,
if (status.MPI_TAG != end_tag)
{
int row = status.MPI_TAG;
double ans = 0.0;
for (int i = 0; i < cols; i++)
{
ans = ans + buffer[i] * b[i];
}
MPI_Send(
&ans, 1, MPI_DOUBLE,
m_id, row, MPI_COMM_WORLD);
}
else {
break;
}
}
}
int main(int argc, char* argv[])
{
//----------------------------------
// MPI 初始化
MPI_Init(&argc, &argv);
//获取进程总数
MPI_Comm_size(
MPI_COMM_WORLD, // MPI_Comm comm
&numprocs // int* size
);
// 获取rank
int myid = 0; // rank number
MPI_Comm_rank(
MPI_COMM_WORLD, // MPI_Comm comm,
&myid // int* size
);
// 打印进程信息
std::cout << "Process " << myid << " of " << numprocs << " is alive!" << std::endl;
//----------------------------------
if (myid == m_id)
{
master(); //主进程的程序代码
}
else
{
slave(); //从进程的程序代码
}
// 打印结果
if (myid == m_id) {
for (int i = 0; i < rows; i++)
{
std::cout << "the ele (" << i << "): "
<< std::setiosflags(std::ios_base::right)
<< std::setw(15) << c[i]
<< std::resetiosflags(std::ios_base::right)
<< std::endl;
}
}
// MPI 收尾
MPI_Finalize();
}