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 sendcount 个 sendtype 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 recvcount 个 recvtype 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 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；