MPI 中的多个通信器

Question

这个问题的背景是一些计算领域，例如计算流体动力学（CFD）。我们经常在一些关键区域需要更精细的网格/网格，而背景网格可以更粗糙。例如，用于跟踪气象学中的冲击波和嵌套域的自适应细化网格。

使用笛卡尔拓扑，域分解如下图所示。在这种情况下，使用4*2=8个处理器。单个数字表示处理器的等级，(x,y) 表示其拓扑坐标。

假设网格在等级2、3、4、5（中间）的区域中被细化，并且在这种情况下局部细化比率被定义为R=D_coarse/D_fine=2。由于网格已细化，因此时间推进也应细化。这需要在细化区域中计算时间步长 t、t+1/2*dt、t+dt，而在全局区域中仅计算时间步长 t 和 t+dt。这需要一个更小的通信器，它只包括中间的等级以进行额外的计算。全局排名+坐标和相应的局部排名（红色）草图如下所示：

然而，我在实现这个方案时遇到了一些错误，并显示了 Fortran 中的代码片段（不完整）：

integer :: global_comm, local_comm   ! global and local communicators
integer :: global_rank, local_rank   !
integer :: global_grp,  local_grp    ! global and local groups
integer :: ranks(4)                  ! ranks in the refined region
integer :: dim                       ! dimension
integer :: left(-2:2), right(-2:2)   ! ranks of neighbouring processors in 2 directions
ranks=[2,3,4,5]

!---- Make global communicator and their topological relationship
call mpi_init(ierr)
call mpi_cart_create(MPI_COMM_WORLD, 2, [4,2], [.false., .false.], .true., global_comm, ierr)
call mpi_comm_rank(global_comm, global_rank, ierr)
do dim=1, 2
    call mpi_cart_shift(global_comm, dim-1, 1, left(-dim), right(dim), ierr)
end do


!---- make local communicator and its topological relationship
! Here I use group and create communicator

! create global group
call mpi_comm_group(MPI_COMM_WORLD, global_grp, ierr)

! extract 4 ranks from global group to make a local group
call mpi_group_incl(global_grp, 4, ranks, local_grp, ierr)

! make new communicator based on local group
call mpi_comm_create(MPI_COMM_WORLD, local_grp, local_comm, ierr)

! make topology for local communicator
call mpi_cart_create(global_comm, 2, [2,2], [.false., .false.], .true., local_comm, ierr)

! **** get rank for local communicator
call mpi_comm_rank(local_comm, local_rank, ierr)

! Do the same thing to make topological relationship as before in local communicator.
 ...

当我运行程序时，问题来自“****获取本地通信器的排名”步骤。我的想法是构建两种通信器：全局通信器和本地通信器，并且本地通信器嵌入到全局通信器中。然后分别在全局和局部通信器中创建它们对应的拓扑关系。如果我的概念错误或某些语法错误，我不会。如果您能给我一些建议，非常感谢。

错误信息是

*** An error occurred in MPI_Comm_rank
 *** reported by process [817692673,4]
 *** on communicator MPI_COMM_WORLD
 *** MPI_ERR_COMM: invalid communicator
 *** MPI_ERRORS_ARE_FATAL (processes in this communicator will now abort,
 ***    and potentially your MPI job)

Answer 1

您正在从全局通信器组创建 2x2 笛卡尔拓扑，其中包含八个等级。local_comm因此，在其中四个中， as 返回的值MPI_Cart_create将为MPI_COMM_NULL。调用MPI_Comm_rank空通信器会导致错误。

如果我正确理解你的逻辑，你应该这样做：

if (local_comm /= MPI_COMM_NULL) then
  ! make topology for local communicator
  call mpi_cart_create(local_comm, 2, [2,2], [.false., .false.], .true., &
                     local_cart_comm, ierr)

  ! **** get rank for local communicator
  call mpi_comm_rank(local_cart_comm, local_rank, ierr)

  ...
end if