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Introduction à MPI

Hello World

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include "mpi.h"

int main(int argc, char **argv)
{  int rank, size;
   char hostname[100];

   MPI_Init(&argc, &argv);
   
   MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);
   MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size);
   gethostname(hostname, 100);
   
   printf("Hello from process %d of %d on host %s\n", rank, size, hostname);
   
   MPI_Finalize();
   return 0;
}

Compiler le programme en utilisant mpicc (les mêmes options que gcc). Exécuter en utilisant mpiexec.

La première fonction MPI utilisée dans un programme doit être MPI_Init. Chaque programme doit se terminer par MPI_Finalize.

Pour connaître le nombre total de processus, utilisez MPI_Comm_size. Chaque processus possède un numéro entre 0 et n - 1, où n est le nombre total de processus. Pour connaître le numéro du processus courant, utilisez MPI_Comm_rank.

Simple échange de messages

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "mpi.h"

#define TAG 99

int main(int argc, char **argv)
{  int rank, size;
   int i;
   char msg[100];
   MPI_Status status;

   MPI_Init(&argc, &argv);
   
   MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);
   MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size);
   
   if (rank == 0)
   {  for (i = 1; i < size; i++)
      {  sprintf(msg, "Hello %d!", i);
         MPI_Send(msg, strlen(msg) + 1, MPI_CHAR, i, TAG, MPI_COMM_WORLD);
      }
   }
   else
   {  MPI_Recv(msg, 100, MPI_CHAR, 0, TAG, MPI_COMM_WORLD, &status);
      printf("%d received %s\n", rank, msg);
   }
   
   MPI_Finalize();
   return 0;
}

Dans cet exemple le processus 0 envoie un message aux autres processus. Les autres processus reçoivent ce message.

Les primitives de communication les plus simples sont MPI_Send et MPI_Recv. Consulter la documentation de ces deux fonctions (ici).

Ping-pong

• Nous allons jouer avec 2 processus, ping et pong.
• ping maintient l'état du score (deux entiers).
• Le premier des deux joueurs qui parvient à 21 a gagné, et la partie est terminée.
• L'engagement est toujours effectué par ping.
• Pour vérifier que la balle passe le filet et tombe chez l'adversaire, chaque processus (lorsqu'il a la balle) génère un nombre aléatoire qui prend pour valeur 0 ou 1. Si la valeur est 0, le coup est mauvais.
• Le test de la validité du coup est effectué par ping.
  • Lorsqu'il a la balle, il vérifie la valeur du nombre qu'il a généré. Si ce nombre vaut 1, il envoie un message avec une étiquette COUP_SUIVANT. Si ce nombre vaut 0, il incrémente le score de pong, et si celui-ci est inférieur à 21, il engage une nouvelle balle selon le même principe. Si le score de pong vaut 21, il lui envoie un message avec comme étiquette BRAVO.
  • Lorsqu'il receptionne la balle de son adversaire, il vérifie la valeur du nombre généré par pong. Si ce nombre vaut 1, la partie continue comme en 1. Par contre, si ce nombre vaut 0, il incrémente son propre score. Si ce score est inférieur à 21, la partie continue. Si son score est égal à 21, il envoie un message à pong pour lui indiquer qu'il a perdu avec l'étiquette PERDU.

Anneau

On suppose que nous avons n processus en anneau. Le voisin gauche de processus p est p - 1 et son voisin droit est p + 1 (le voisin gauche de 0 est n - 1 et le voisin droit de n - 1 est 0). Faire passer par l'anneau un message de longueur k octets m fois (k et m sont paramètres de la ligne de commande). La communication est initié par processus 0, chaque processus reçoit le message de son voisin gauche et l'envoie à son voisin droit. Mesurer le temps nécessaire en utilisant MPI_Wtime.