湖南大学SCCI并行计算组

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三、MPI实现

4.集合通信

(1)广播： MPI_Bcast函数

函数原型：

int MPI_Bcast(void*           data_buf_p,int             count,MPI_Datatype    datatype,int             source,MPI_Comm        communicator){...}

参数解释：
  ①void* data_buf_p
  要广播的信息的存放地
  ②int count
  要广播的信息的大小
  ③MPI_Datatype datatype
  MPI数据类型
  ④int source
  广播者的进程号
  ⑤MPI_Comm communicator
  通信子名。
  ⑥返回值：
  错误码。

函数作用：
  名为communicator通信子中序号为source的进程向通信子中所有的进程传递消息，此消息是存放放在source进程的data_buf_p所指向的内存空间，且消息大小为count，消息类型为datatype；接受广播的其余所有进程便会将此条消息存放在本地的·data_buf_p·所指向的内存空间中。

注意事项：
  这里发送与接收的消息均为各个进程中自己的data_buf_p所指向的内存空间，所以在调用此函数之前，要确保通信子中的每一个进程都有适配的data_buf_p所指向的内存空间。

(2)均匀分发（均匀散射）： MPI_Scatter函数

函数原型：

int MPI_Scatter(void*           send_buf_p,int             send_count,MPI_Datatype    send_type,void*           recv_buf_p,int             recv_count,MPI_Datatype    recv_type,int             source,MPI_Comm        communicator){...}

参数解释：
  ①void* send_buf_p
  要分发的数据的存放地
  ②int send_count
  要分发给每个进程的数据的大小，也就是总大小除以comm_size
  ③MPI_Datatype datatype
  MPI数据类型
  ④void* recv_buf_p
  指向数据接收的内存空间
  ⑤inte recv_cound
  接收的数据大小。注意，由于此函数是均匀分发，所以其实此参数的值应该为recv_count = send_count
  ⑥MPI_Datatype recv_type
  接收的数据类型。显然，recvtype应该与send_type一致
  ⑦int source
  分发数据的源进程的序号，即是此进程将会分发send_buf_p指向的数据
  ⑧MPI_Comm communicator
  老朋友了，通信子的名字

函数作用：
  将名为Communicator通信子中的序号为source的进程的send_buf_p所指向的内存空间中的send_type类型且大小为send_count的数据，平均分发给communicator通信子中的每一个进程（包括分发源进程），同时每一个进程将接收到的数据存入recv_buf_p所指向的内存空间中，这些数据大小为recv_count，类型为recv_type。

注意事项：
  由于含有接收参数，所以在调用此函数时，必须确保每一个进程都能调用到该函数，所有进程应该调用参数一模一样的该函数以确保不会报错。

(3)均匀聚集： MPI_Gather函数

函数原型：

int MPI_Gather(void*           send_buf_p,int             send_count,MPI_Datatype    send_type,void*           recv_buf_p,int             recv_count,MPI_Datatype    recv_type,int             dest,MPI_Comm        communicator){...}

参数解释：
  ①void* send_buf_p
  要聚集的数据的存放地
  ②int send_count
  要聚集的数据的大小
  ③MPI_Datatype datatype
  MPI数据类型
  ④void* recv_buf_p
  指向数据接收的内存空间
  ⑤inte recv_cound
  接收的数据大小。注意，由于此函数是均匀聚集，所以其实此参数的值应该为recv_count = send_count
  ⑥MPI_Datatype recv_type
  接收的数据类型。显然，recvtype应该与send_type一致
  ⑦int dest
  聚集数据的目的地进程的序号，即是要将各个进程的数据向此进程的汇聚
  ⑧MPI_Comm communicator
  老朋友了，通信子的名字

函数作用：
  将名为communicator通信子中每一个进程（包括聚集目的地进程）的send_buf_p所指向的内存空间中send_type类型大小为send_count的数据向dest号进程汇聚，dest号进程将收到数据按发送方的进程号作为偏移量，存储在recv_buf_p指向的recv_type类型且大小为recv_count大小的内存空间中。

注意事项：
  与MPI_Scatter函数一样，此均匀聚集函数也必须确保每一个进程能调用到一模一样的MPI_Gather函数。

(4)进阶 MPI_Scatterv与MPI_Gatherv函数（非均匀分发与非均匀聚集）
这两个函数是均匀分发与均匀聚集函数的更一般形式，均匀分发与聚集函数是系统设置固定偏移量，而MPI_Scatterv与MPI_Gatherv函数多了一个displs数组参数，用来设置偏移量。由于此函数使用频率较低，性质与MPI_Scantter和MPI_Gather函数高度相似，故不在此赘述。