MPI之数据打包和解包

MPI_Pack 和 MPI_Unpack 它们可以将源数据打包成二进制格式以便于传输，或者将二进制格式的数据解包成目标数据。这对函数通常用于在 MPI 应用程序中进行异构系统间的通信，即两个系统之间使用不同的二进制格式进行交互通信。

打包（序列化）

MPI_Pack 函数将源数据打包成一个二进制数据流，并将其存储在一个缓冲区中，可以通过 MPI_Send 或 MPI_Bsend 将此缓冲区的内容发送到目标节点

在打包数据时，MPI 还会将每个数据元素按照数据类型描述符中指定的数据类型进行打包。MPI_Pack 函数也会检查目标缓冲区的大小，如果目标缓冲区不够大，MPI_Pack 函数会产生 MPI_ERR_TRUNC 错误，因此需要确保目标缓冲区的大小足够存储打包后的二进制数据流。

函数原型

int MPI_Pack(const void *inbuf, int incount, 
MPI_Datatype datatype, void *outbuf, int outsize, 
int *position, MPI_Comm comm);

参数详解

• const void *inbuf：指向原始数据的指针。
• int incount：原始数据元素的数量。
• MPI_Datatype datatype：MPI 原始数据类型描述符。
• void *outbuf：指向目标缓冲区的指针。
• int outsize：目标缓冲区的大小。
• int *position：指向目标缓冲区中下一个可用位置的指针。
• MPI_Comm comm：MPI 通信域

代码实例：

int MPI_Pack_example()
{
    int n = 5; 
    double v[5] = {1.0,2.0,3.0,4.0,5.0}; 

    // 打包
    int position = 0; 
    int buffer_size = n*sizeof(double) + 100;
    void *buffer = malloc(buffer_size); 
    MPI_Pack(&n,1,MPI_INT,buffer,buffer_size,&position, MPI_COMM_WORLD); 
    MPI_Pack(v,n,MPI_DOUBLE,buffer,buffer_size,&position, MPI_COMM_WORLD);

    // 发送缓冲区
    MPI_Send(buffer, position, MPI_PACKED, 1, 0, MPI_COMM_WORLD);

    // 释放内存
    free(buffer);
    return 0;
}

解包 （反序列化）

将目标缓冲区中的二进制数据流解包成目标数据，并存储在指定的内存地址中。

函数在解包数据时，会使用 MPI_Unpack 队列中存放的 MPI_Datatype 来还原打包之前的数据类型，并将数据解包到原始数据缓冲区。

函数原型

int MPI_Unpack(const void *inbuf, int insize, 
int *position, void *outbuf, int outcount, 
MPI_Datatype datatype, MPI_Comm comm);

参数详解

• const void *inbuf:指向目标缓冲区的指针。
• int insize：目标缓冲区的大小。
• int *position：指向目标缓冲区中下一个可用位置的指针。
• void *outbuf：存储目标数据的指针。
• int outcount：目标数据元素的数量。
• MPI_Datatype datatype：MPI 原始数据类型描述符。
• MPI_Comm comm：MPI 通信域

代码实例

int MPI_Unpack_example()
{
    int count;
    double *data;

    // 接收打包后的数据
    MPI_Status status;
    MPI_Probe(0,0,MPI_COMM_WORLD,&status);
    int size;
    MPI_Get_count(&status,MPI_PACKED,&size);
    void *buffer = malloc(size);
    MPI_Recv(buffer,size,MPI_PACKED,0,0,MPI_COMM_WORLD,&status);

    // 解包
    int position = 0;
    MPI_Unpack(buffer, size, &position, &count, 1, MPI_INT, MPI_COMM_WORLD);
    data = (double*)malloc(count*sizeof(double));
    MPI_Unpack(buffer, size, &position, data, count, MPI_DOUBLE, MPI_COMM_WORLD);

    // 打印解包后的数据
    printf("count = %d\n", count);
    for(int i=0; i<count; i++){
        printf("%f ", data[i]);
    }
    printf("\n");

    // 释放内存
    free(buffer);
    free(data);
    return 0;
}