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MPI之MPI_Sendrecv接口以及空进程概念介绍

MPI_Sendrecv函数原型

int MPI_Sendrecv(const void *sendbuf, int sendcount, MPI_Datatype sendtype, int dest, int sendtag,void *recvbuf, int recvcount, MPI_Datatype recvtype, int source, int recvtag, MPI_Comm comm, MPI_Status *status);

其中各个参数的含义如下:

  • sendbuf:发送缓冲区的起始地址,指向要发送的数据;
  • sendcount:发送缓冲区中发送数据的个数
  • sendtype:发送数据的类型;
  • dest:接收消息的进程号,必须在通信域中;
  • sendtag:发送消息的标签;
  • recvbuf:接收缓冲区的起始地址,指向接收到的数据;
  • recvcount:接收缓冲区中接收数据的个数;
  • recvtype:接收数据的类型;
  • source:发送消息的进程号,必须在通信域中;
  • recvtag:接收消息的标签;
  • comm:通信域;
  • status:表示接收到消息的状态。

该函数用于在进程之间互相发送和接收消息,发送和接收是并发进行的。具体而言,该函数首先向 dest 进程发送一个标识为 sendtag 的消息(从 sendbuf 中发送 sendcountsendtype 类型的数据),然后从 source 进程接收一个标识为 recvtag 的消息(将接收到的 recvcountrecvtype 类型的数据存入 recvbuf 中)。MPI_Sendrecv 函数的返回值为函数执行期间的错误码,返回 MPI_SUCCESS 表示执行成功。

需要注意的是,MPI_Sendrecv 函数是阻塞式函数,即函数会一直阻塞,直到发送和接收两个操作都完成。如果发送和接收两个操作不能同时进行,该函数会产生死锁。因此,在编写 MPI 程序时,需要注意发送和接收消息的顺序及其配对方式,以避免死锁的发生。

空进程 MPI_PROC_NULL

MPI_PROC_NULL 是一个特殊的 MPI 进程编号,它表示一个空(非实际)进程。MPI_PROC_NULL 并不表示一个真正的进程,而是 MPI 中提供的一种特殊进程标识符,用于方便地实现某些特殊的通信模式。它通常用于以下几种情况:

  1. 表示某些进程不存在的情况。例如,在某些通信模式中,某些进程只作为数据接收者,而没有实际数据输出。此时可以将这些进程的标识符指定为 MPI_PROC_NULL,以告诉 MPI 在通信时无需将数据发送至这些进程。比如使用MPI_Sendrecv接口收发消息时,当前进程只进行发送数据,而不会进行接收数据,则会虚拟一个接收当前进程数据的空进程。

  2. 用于实现某些复杂的通信操作。例如,在某些算法中,需要进行不同进程之间的排序操作。这时,可以将排序操作分解为多个子操作,由空进程 MPI_PROC_NULL 扮演中介角色,实现进程之间的数据交换与排序。

在这里插入图片描述

在 MPI 中,可以将 MPI_PROC_NULL 视为一个特殊的进程标识符,该进程既不是通信子中的有效进程,也不包含有效数据。由于它只是一个虚拟概念,无法与其进行通信,也无法对其发送消息或接收消息。在 MPI 中,使用 MPI_PROC_NULL 进行通信并不会产生错误,但也不会进行实际的通信操作。

总结:

  • 虚拟进程是不存在的假想进程,在MPI中的主要作用是充当真实进程通信的目的或源;
  • 引入虚拟进程的目的是为了在某些情况下,编码更顺畅;
  • 当一个真实进程给一个虚拟进程发送数据,或者从一个虚拟进程接收数据时,该真实进程会立即正确返回,如同执行可一个空操作;

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