linux下使用mpi求自然数和

搭建MPI并行计算环境，编写 MPI程序，求和 1 +2+3+....+1 0000。 要求:

• 1.使用100个进程;

• 2.进程0计算1 +2+...+100,

  进程1计算101+ 102+...+ 200,

  .....

  进程99计算9901 + 9902+... +10000;

• 3.调用计时函数,分别输出每个进程的计算时间;

• 4.需使用MPI集群通信函数和同步函数

基本概念

解释的很好：MPI 与并行计算入门 - 知乎 (zhihu.com)

安装

下载：Downloads | MPICH

配置文件设置 ./configure --disable-fortran

编译安装 make -j 8; （设置8个进程进行编译会快一些）sudo make install

相关执行脚本：mpic++ mpicc mpirun mpichversion mpiexec mpicxx mpifort mpivars

确保已安装环境gcc 、cmake、gfortran，如下操作

下载mpi压缩包，解压后进行配置：

 配置完后，执行编译安装

添加环境变量，注意这里的路径一定是前面配置时设置的路径，这里踩坑了

vim ~./bashrc 修改后source启用

测试安装完成

 代码编写

#include <stdio.h>
#include <mpi.h>int main(int argc, char *argv[]) {int rank, size;MPI_Init(&argc, &argv);  // 初始化MPI环境MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);  // 获取进程编号MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size);  // 获取进程总数if (size != 100) {if (rank == 0) {printf("需要100个进程，请确保启动时指定了100个进程。\n");}MPI_Finalize();return 1;}// 每个进程计算的起点和终点int start = rank * 100 + 1;int end = (rank + 1) * 100;// 计时开始double start_time = MPI_Wtime();// 计算部分和long long local_sum = 0;for (int i = start; i <= end; i++) {local_sum += i;}// 计时结束double end_time = MPI_Wtime();double elapsed_time = end_time - start_time;// 输出每个进程的计算时间printf("进程 %d 计算时间: %f 秒\n", rank, elapsed_time);// 使用MPI_Reduce收集所有部分和，结果存储在进程0long long total_sum = 0;MPI_Reduce(&local_sum, &total_sum, 1, MPI_LONG_LONG, MPI_SUM, 0, MPI_COMM_WORLD);// 进程0输出最终总和if (rank == 0) {printf("1 + 2 + ... + 10000 的总和为: %lld\n", total_sum);}MPI_Finalize();  // 结束MPI环境return 0;
}

代码分析

1. MPI初始化

   • MPI_Init: 初始化MPI环境，所有进程开始运行。
   • MPI_Comm_rank: 获取当前进程的编号（rank）。
   • MPI_Comm_size: 获取总进程数（size）。

2. 计时函数
   使用MPI_Wtime()计算每个进程的运行时间。

3. 进程间通信

   • MPI_Reduce: 将所有进程的部分和累加到进程0。
   • MPI_SUM: 指定归约操作为求和。

4. 同步
   MPI中的MPI_Reduce隐含了同步，因为它会等待所有进程计算完成。

运行方法

假设代码文件名为mpi_sum.c，在终端中执行以下命令：

mpicc mpi_sum.c -o mpi_sum  # 编译代码
mpirun -np 100 ./mpi_sum    # 使用100个进程运行程序

运行结果