最初と最後の要素を一定に保ちながら、配列内の各要素をそれ自体とその隣接要素 (前のタイムステップ) の平均値に繰り返し設定する MPI プログラムを実装しようとしています。1 つのプロセスでは、これで問題なく動作します。ただし、複数のプロセスの場合、正しい答えが得られず、特に最初の配列要素が常に上書きされます。
私の初期化ステップは、少なくとも「計算前」の出力に関する限り、正しく機能しているようです。これは、使用されるプロセスの数が1以上であるかどうかに関係なく、同じベクトルを出力します。
完全に確信が持てないことの 1 つは、MPI_Request と MPI_Status を正しく使用しているかどうかです。注意すべき変数はsendL、sendR、およびstatusです。
コードの関連部分のみを含めようとしました。「...」は、何かが欠けていることを示します。これらの省略記号の一部には、削除された内容を説明するコメントが付いています。並列実装と単一プロセス実装の両方が比較のために示されています。
...
#include "mpi.h"
... //definition of f() for initialization
int main(int argc, char **argv) {
int id, p, i, j, k, n, t, m, v, vp,
lbound, ubound, block_size, offset;
double startwtime, endwtime;
float time;
MPI_Request *sendL, *sendR;
MPI_Status *status; /* return status for receive */
double *prev, *cur, *temp;
... // initialize MPI; get PE rank and size
.... // set the following:
// n = vector length, m = num iterations, k = buffer size
// v = verbose (true/false)
// Memory allocation for output from MPI functions
// Note that I never actually initialized these. Is this a problem?
sendL = (MPI_Request *) malloc(sizeof(MPI_Request));
sendR = (MPI_Request *) malloc(sizeof(MPI_Request));
status = (MPI_Status *) malloc(sizeof(MPI_Status));
// Memory allocation for data array.
block_size = (n/p+2*k);
prev = (double *) malloc( sizeof(double) * block_size);
cur = (double *) malloc( sizeof(double) * block_size);
... //malloc error handling
t = 0;
/* The following block is for a single process. It works correctly. */
if(p==1){
// Initialization
startwtime = MPI_Wtime();
for(i=0;i<n;i++) prev[i] = f(i,n);
cur[0] = f(0,n); cur[n-1] = f(n-1,n);
if(v){
printf("Before calculation\n");
for(i=0;i<n;i++) printf("%f ",prev[i]);
printf("\n");
}
while (t < m) {
for ( i=1 ; i < n-1 ; i++ ) {
cur[i] = (prev[i-1]+prev[i]+prev[i+1])/3;
}
temp = prev; prev = cur; cur = temp; t++;
}
if(v){
printf("After calculation:\n");
for(i=0;i<n;i++) printf("%f ",prev[i]);
printf("\n");
}
endwtime = MPI_Wtime();
time = endwtime-startwtime;
printf("Sequential process complete, time: %f\n", time);
return MPI_Finalize();
}
/* Here is my parallel implementation. It has problems. */
else{
if (id == 0){
startwtime = MPI_Wtime();
}
// Initialization
offset = id*(n/p)-k;
for(i=0;i<block_size;i++) prev[i] = f(i+offset,n);
cur[0] = f(0,n); cur[block_size-1] = prev[block_size-1];
if (id == 0){
for (i=0;i<k;i++){
prev[i] = f(0,n);
cur[i] = prev[i];
}
}
if (id == p-1){
for (i=block_size-k;i<block_size;i++){
prev[i] = f(n-1,n);
cur[i] = prev[i];
}
}
if(v && id == 0){
printf("Before calculation:\n");
for(j=k;j<(n/p)+k;j++) printf("%f ",prev[j]);
for(i=1;i<p;i++){
MPI_Recv(prev+k,(n/p),MPI_DOUBLE_PRECISION,i,2,MPI_COMM_WORLD,status);
for(j=k;j<(n/p)+k;j++) printf("%f ",prev[j]);
}
printf("\n");
}
else if (v){
MPI_Isend(prev+k,(n/p),MPI_DOUBLE_PRECISION,0,2,MPI_COMM_WORLD,sendL);
}
lbound = (id == 0) ? (k+1) : (1);
ubound = (id == p-1) ? (block_size-k-2) : (block_size-2);
while (t < m) {
for ( i=lbound ; i < ubound ; i++ ) {
cur[i] = (prev[i-1]+prev[i]+prev[i+1])/3;
}
temp = prev; prev = cur; cur = temp; t++;
if (t%k == 0){
if (id > 0){
// send to left
MPI_Isend(prev+k,k,MPI_DOUBLE_PRECISION,id-1,0,MPI_COMM_WORLD,sendL);
}
if (id < p-1) {
// send to right
MPI_Isend(prev+block_size-2*k,k,
MPI_DOUBLE_PRECISION,id+1,1,MPI_COMM_WORLD,sendR);
}
if (id < p-1){
// receive from right
MPI_Recv(prev+block_size-k,k,
MPI_DOUBLE_PRECISION,id+1,0,MPI_COMM_WORLD,status);
}
if (id > 0) {
// receive from left
MPI_Recv(prev,k,MPI_DOUBLE_PRECISION,id-1,1,MPI_COMM_WORLD,status);
}
}
}
if(v && id == 0){
printf("After calculation\n");
for(j=k;j<(n/p)+k;j++) printf("%f ",prev[j]);
for(i=1;i<p;i++){
MPI_Recv(prev+k,(n/p),MPI_DOUBLE_PRECISION,i,2,MPI_COMM_WORLD,status);
for(j=k;j<(n/p)+k;j++) printf("%f ",prev[j]);
}
printf("\n");
}
else if (v){
MPI_Isend(prev+k,(n/p),MPI_DOUBLE_PRECISION,0,2,MPI_COMM_WORLD,sendL);
}
if (id == 0){
endwtime = MPI_Wtime();
time = endwtime-startwtime;
printf("Process 0 complete, time: %f\n", time);
}
return MPI_Finalize();
}
}