12. 点对点通讯

MPI提供的最实用的一个特性是点对点通讯。两个不同的进程之间可以通过点对点通讯交换数据:一个进程是接收者,一个进程是发送者。

Python的 mpi4py 通过下面两个函数提供了点对点通讯功能:

  • Comm.Send(data, process_destination): 通过它在交流组中的排名来区分发送给不同进程的数据
  • Comm.Recv(process_source): 接收来自源进程的数据,也是通过在交流组中的排名来区分的

Comm 变量表示交流者,定义了可以互相通讯的进程组:

comm = MKPI.COMM_WORLD

12.1. 如何做…

下面的例子展示了如何使用 comm.sendcomm,recv 指令在不同的进程之间交换信息。

from mpi4py import MPI
comm = MPI.COMM_WORLD
rank = comm.rank
print("my rank is : " , rank)

if rank == 0:
    data = 10000000
    destination_process = 4
    comm.send(data,dest=destination_process)
    print("sending data % s " % data + "to process % d" % destination_process)

if rank == 1:
    destination_process = 8
    data = "hello"
    comm.send(data,dest=destination_process)
    print("sending data % s :" % data + "to process % d" % destination_process)

if rank == 4:
   data = comm.recv(source = 0)
   print("data received is = % s" % data)

if rank == 8:
   data1 = comm.recv(source = 1)
   print("data1 received is = % s" % data1)

运行脚本的命令如下:

$ mpiexec -n 9 python pointToPointCommunication.py

得到的输出如下:

('my rank is : ', 5)
('my rank is : ', 1)
sending data hello :to process 8
('my rank is : ', 3)
('my rank is : ', 0)
sending data 10000000 to process 4
('my rank is : ', 2)
('my rank is : ', 7)
('my rank is : ', 4)
data received is = 10000000
('my rank is : ', 8)
data1 received is = hello
('my rank is : ', 6)

12.2. 讨论

我们将最大进程数设置为9来运行程序。所以在交流者组 comm 中,我们可以有9个互相通讯的进程。:

comm = MPI.COMM_WORLD

同时,我们使用 rand 值来区分每个进程:

rank = comm.rand

我们有两个发送者进程和两个接受者进程。rank值为0的进程会发送数据给rank值为4的接受者:

if rank==0:
    data= 10000000
    destination_process = 4
    comm.send(data,dest=destination_process)

同样的,我们可以必须指定rank值为4的进程为接收者。然后我们指定rank变量来调用 comm.recv 命令。

...
if rank == 4:
    data = comm.recv(source=0)

对于另外一组发送者和接收者,我们指定rank为1的作为发送者,rank为8的作为接收者。与上一组只有一点不同,这一组发送的数据类型是String。

if rank==1:
       destination_process = 8
       data= "hello"
       comm.send(data,dest=destination_process)

对于接收者来说,需要指定发送者的rank。

if rank==8:
       data1=comm.recv(source=1)

下图展示了 mpi4py 的点对点通讯协议:

../_images/mpi4py.png

整个过程分为两部分,发送者发送数据,接收者接收数据,二者必须都指定发送方/接收方。

12.3. 了解更多

comm.send()comm.recv() 函数都是阻塞的函数。他们会一直阻塞调用者,知道数据使用完成。同时在MPI中,有两种方式发送和接收数据:

  • buffer模式
  • 同步模式

在buffer模式中,只要需要发送的数据被拷贝到buffer中,执行权就会交回到主程序,此时数据并非已经发送/接收完成。在同步模式中,只有函数真正的结束发送/接收任务之后才会返回。