为包含指针的结构创建MPI_Datatype

Question

我有以下结构.

typedef struct
{
 int *Ai;
 double *Ax;
 int nz;
}column;

我想用MPI_Send和转移这个结构MPI_Receive.如何MPI_Datatype为此结构创建？

Answer 1

MPI旨在使用结构数组而不是数组结构.

该MPI_Hindexed@suszterpatt提出,是一个可怕的黑客.它只允许您发送结构类型的一个元素,并且只发送用于定义MPI数据类型的元素.对于相同结构类型的其他变量,主要保证计算的偏移量是错误的.除了Hindexed类型,对所有元素使用同一个MPI数据类型,因此不允许您发送整数和双精度数.

明智的做法是将程序转换为使用结构数组:

 typedef struct
 {
    int i;
    double z;
 } point;

 typedef struct
 {
    point *A;
    int nz;
 } column;

现在,您可以创建一个MPI结构化类型,point_type并使用它来发送nz该类型的元素column.A作为缓冲区地址:

 int lens[3];
 MPI_Aint base, disps[2];
 MPI_Datatype oldtypes[2], point_struct, point_type;

 MPI_Get_address(&point, disps);
 MPI_Get_address(&point.z, disps+1);
 base = disps[0];

 lens[0] = 1; disps[0] = MPI_Aint_diff(disps[0], base); oldtypes[0] = MPI_INT;
 lens[1] = 1; disps[1] = MPI_Aint_diff(disps[1], base); oldtypes[1] = MPI_DOUBLE;
 MPI_Type_create_struct(2, lens, disps, oldtypes, &point_struct);
 MPI_Type_create_resized(point_struct, 0, sizeof(point), &point_type);
 MPI_Type_commit(&point_type);

 MPI_Send(column.A, column.nz, point_type, ...);

这首先创建一个point_struct描述结构成员布局的MPI数据类型,但不考虑最后的任何填充,因此不能用于可靠地发送此类结构的数组.因此,point_type使用创建具有正确范围的第二种数据类型MPI_Type_create_resized.

在接收方,您将查看消息MPI_Probe,MPI_Get_count使用类型point_type(直接到nz字段)提取元素的数量,分配A字段并使用它MPI_Recv来接收nz元素:

 MPI_Status status;
 MPI_Probe(source, tag, comm, &status);
 MPI_Get_count(&status, point_type, &column.nz);
 if (nz == MPI_UNDEFINED)
   ... non-integral message was received, do something
 column.A = (point *)malloc(column.nz*sizeof(point));
 MPI_Recv(column.A, column.nz, point_type, source, tag, comm, MPI_STATUS_IGNORE);

如果代码更改是不可能的,您仍然可以在发送之前完成转换结构的中间步骤,这个过程通常称为(un-)编组.在你的情况下做这样的事情(我假设你在两个Ai和Ax在nz字段中存储数组元素的数量):

 point *temp = (point *)malloc(nz*sizeof(point));
 for (int i = 0; i < column.nz; i++)
 {
   temp[i].i = column.Ai[i];
   temp[i].z = column.Az[i];
 }
 MPI_Send(temp, nz, point_type, ...);
 free(temp);

在接收方,你必须做相反的事情:分配一个足够大的缓冲区,它可以保存结构,接收消息,然后进行相反的转换.

再一次,您不需要传输实际值,nz因为它可以使用消息的长度轻松提取MPI_Get_count.

Answer 2

向另一台机器发送指针毫无意义(没有双关语).由于虚拟寻址,指针可能指向接收机器上的无效内存位置,即使没有,您实际上也没有发送它指向的数据.

但是,通过正确使用MPI_Address()和MPI_Hindexed数据类型,可以描述数据的内存布局(我假设您的指针指向动态数组).例如,如果Ai指向3 int秒,并Ax指向5 double秒,则需要一个Hindexed包含3个块的类型:3 MPI_INT秒,5 MPI_DOUBLE秒和1 MPI_INT,并使用获取的偏移量MPI_Address().

如果更改要发送的项目数或完全重新分配数组,请不要忘记重新定义并重新提交数据类型.如果您要发送多个结构,则必须为每个结构定义并提交此数据类型,因为您的MPI数据类型特定于这些结构的一个特定实例.

另外请记住,如果要重新创建原始结构,则必须在接收端执行类似的棘手解包.