使用 MPI IO 并行输出到单个文件

Question

我有一个非常简单的任务要做，但不知何故我仍然陷入困境。

我有一个大数据文件（“File_initial.dat”），应该由集群上的所有节点读取（使用 MPI），每个节点都会对此大文件的一部分（File_size / number_of_nodes）执行一些操作，最后对每个节点执行一些操作会将其结果写入一个共享的大文件（“File_final.dat”）。文件的元素数量保持不变。

1. 通过谷歌搜索，我了解到，将数据文件写入二进制文件（我在这个文件中只有十进制数字）而不是 *.txt”文件要好得多。因为没有人会读取这个文件，而只会读取计算机。

2. 我尝试自己实现（但使用格式化的输入/输出而不是二进制文件），但我得到了不正确的行为。

到目前为止我的代码如下：

#include <fstream>
#define NNN 30

int main(int argc, char **argv)
{   
    ifstream fin;

    // setting MPI environment

    int rank, nprocs;
    MPI_File file;
    MPI_Init(&argc, &argv);
    MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &nprocs);
    MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);

    // reading the initial file

    fin.open("initial.txt");
    for (int i=0;i<NNN;i++)
    {  
        fin  >> res[i];
        cout << res[i] << endl; // to see, what I have in the file
    }  
    fin.close();

    // starting position in the "res" array as a function of "rank" of process
    int Pstart = (NNN / nprocs) * rank ;
    // specifying Offset for writing to file
    MPI_Offset offset = sizeof(double)*rank;
    MPI_File file;
    MPI_Status status;

    // opening one shared file
    MPI_File_open(MPI_COMM_WORLD, "final.txt", MPI_MODE_CREATE|MPI_MODE_WRONLY,
                          MPI_INFO_NULL, &file);

    // setting local for each node array

    double * localArray;
    localArray = new double [NNN/nprocs];

    // Performing some basic manipulation (squaring each element of array)
    for (int i=0;i<(NNN / nprocs);i++)
    {
        localArray[i] = res[Pstart+i]*res[Pstart+i];
    }

    // Writing the result of each local array to the shared final file:

    MPI_File_seek(file, offset, MPI_SEEK_SET);
    MPI_File_write(file, localArray, sizeof(double), MPI_DOUBLE, &status);
    MPI_File_close(&file);

    MPI_Finalize();

    return 0;
}

我知道，在尝试将 double 写入文本文件时我做错了。

应如何更改代码才能保存

1. 作为.txt 文件（格式输出）
2. 作为 .dat 文件（二进制文件）

Answer 1

你的二进制文件输出几乎是正确的；但是您对文件内偏移量和要写入的数据量的计算不正确。你希望你的偏移量是

MPI_Offset offset = sizeof(double)*Pstart;

不是

MPI_Offset offset = sizeof(double)*rank;

否则，每个等级都会覆盖彼此的数据，例如，等级 3 开始nprocs=5在文件中的双数字 3 处写入，而不是 (30/5)*3 = 18。

另外，你希望每个等级都写NNN/nprocs双打，而不是sizeof(double)双打，这意味着你想要

MPI_File_write(file, localArray, NNN/nprocs, MPI_DOUBLE, &status);

如何写入文本文件是一个更大的问题；您必须在内部将数据转换为字符串，然后输出这些字符串，通过仔细的格式化确保您知道每行需要多少个字符。本网站的这个答案对此进行了描述。