问题：
搭建MPI并行计算环境，编写
MPI程序，求和
1+2+3+…+10000。
要求:
1.使用100个进程;
2.进程0计算1+2+…+100,
进程1计算101+102+…+200.
进程99计算9901+9902
+…+10000;
3.调用计时函数，分别输出每
个进程的计算时间;
4.需使用MPI集群通信函数和同步函数
解答：
1、安装OpenMPI：
sudo apt-get update
sudo apt-get install openmpi-bin openmpi-common libopenmpi-dev
2、验证安装：
mpiexec --version
结果如下：
3、在codeblock中编写程序
#include <mpi.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main(int argc, char** argv)
{
int rank, size;
int start, end, local_sum = 0, global_sum = 0;
double start_time, end_time;
// 初始化MPI环境
MPI_Init(&argc, &argv);
MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);
MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size);
// 每个进程计算的范围
start = rank * 100 + 1;
end = start + 99;
// 记录开始时间
start_time = MPI_Wtime();
// 计算局部和
for (int i = start; i <= end; i++) {
local_sum += i;
}
// 使用MPI_Reduce计算全局和
MPI_Reduce(&local_sum, &global_sum, 1, MPI_INT, MPI_SUM, 0, MPI_COMM_WORLD);
// 记录结束时间
end_time = MPI_Wtime();
// 输出每个进程的计算时间和局部和
printf("Process %d: Local Sum = %d, Time = %f seconds\n", rank, local_sum, end_time - start_time);
// 进程0输出全局和
if (rank == 0) {
printf("Global Sum = %d\n", global_sum);
}
// 结束MPI环境
MPI_Finalize();
return 0;
}
4、在Ubuntu命令窗口里尝试运行
先用cd切换到程序所在目录 再编译 但其实目前有问题，报错：
大概就是OpenMPI默认情况下不允许以root用户身份运行mpiexec，以提高安全性。我是又创建了个非root用户身份运行
sudo adduser newuser
然后填了两次密码，后面一直按的回车
用命令su - newuser
切换到新用户，如下图所示：
继续尝试运行，如下图：
其中-n100 是因为本程序使用100个进程运行程序
又报错：
这个错误信息表明系统中没有足够的资源（槽位）来满足你请求的100个进程。OpenMPI默认情况下会根据系统的CPU核心数来分配槽位。如果你希望在单个节点上运行100个进程，可以使用–oversubscribe选项来忽略槽位限制。
使用 --oversubscribe 选项
在运行mpiexec时，添加–oversubscribe选项：
mpiexec --oversubscribe -n 100 ./oshomework1
如下图所示重新编译运行：
成功出现运行结果啦，如下图：
下面对我一些代码进行讲解：
1、MPI_Init(&argc, &argv);
MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);
MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size);
在MPI（Message Passing Interface）程序中，MPI_Init、MPI_Comm_rank和MPI_Comm_size是三个常用的函数，用于初始化MPI环境、获取当前进程的标识符（rank）以及获取总进程数（size）。以下是对这些函数的详细解释：
-
MPI_Init(&argc, &argv);
功能：初始化MPI环境。
参数：
&argc：指向命令行参数数量的指针。
&argv：指向命令行参数数组的指针。
解释：
在MPI程序中，MPI_Init是第一个被调用的MPI函数。它初始化MPI环境，使得后续的MPI函数可以被调用。
通常情况下，argc和argv是从main函数的参数传递过来的。虽然这些参数在MPI程序中通常不会被使用，但MPI_Init需要它们作为参数。 -
MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);
功能：获取当前进程的标识符（rank）。
参数：
MPI_COMM_WORLD：MPI通信域，表示所有进程的集合。
&rank：指向存储当前进程标识符的变量的指针。
解释：
MPI_Comm_rank函数返回当前进程在指定通信域中的标识符（rank）。
MPI_COMM_WORLD是MPI预定义的通信域，包含了所有参与MPI计算的进程。
rank的值从0开始，依次递增，直到size - 1。每个进程都有一个唯一的rank值。 -
MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size);
功能：获取总进程数（size）。
参数：
MPI_COMM_WORLD：MPI通信域，表示所有进程的集合。
&size：指向存储总进程数的变量的指针。
解释：
MPI_Comm_size函数返回指定通信域中的总进程数。
MPI_COMM_WORLD是MPI预定义的通信域，包含了所有参与MPI计算的进程。
size表示当前MPI程序中启动的总进程数。
2、MPI_Reduce(&local_sum, &global_sum, 1, MPI_INT, MPI_SUM, 0, MPI_COMM_WORLD)
MPI_Reduce是MPI（Message Passing Interface）中的一个集合通信函数，用于在所有进程中执行归约操作（reduction operation）。归约操作可以是求和、求最大值、求最小值等。MPI_Reduce将所有进程的局部数据汇总成一个全局结果，并将结果存储在指定的进程中。
参数讲解：
&local_sum：发送缓冲区，指向当前进程的局部和。
&global_sum：接收缓冲区，指向存储归约结果的变量。只有根进程（root process）会使用这个缓冲区。
1：发送缓冲区中的元素数量。
MPI_INT：发送缓冲区中元素的数据类型。
MPI_SUM：归约操作类型，这里是求和操作。
0：根进程的标识符（rank），归约结果将存储在这个进程中。
MPI_COMM_WORLD：MPI通信域，表示所有进程的集合。
详细解释：
在MPI程序中，每个进程计算自己的局部和（local_sum），然后通过MPI_Reduce函数将所有进程的局部和汇总成一个全局和（global_sum）。具体步骤如下：
每个进程计算局部和：
每个进程根据自己的rank计算从start到end的和，并将结果存储在local_sum中。
使用MPI_Reduce汇总局部和：
MPI_Reduce函数会将所有进程的local_sum汇总成一个全局和，并将结果存储在根进程（rank为0的进程）的global_sum中。
根进程输出全局和：
只有根进程（rank为0的进程）会使用global_sum，并输出全局和。