MPI Programming & MPI_Group

MPI 本身是message passing interface，是一個專門為平行運算所規範的Library interface，目前較有名的實作體有Open Source的MPICH，而幾個cluster的大廠IBM, hp 也有各自的implemenatation，不過稍微查一下，在天瓏並沒有中文書籍說明相關MPI，而英文書籍也不多，在這個比賽中，我並沒有使用任一英文教科書，我使用的書如下

• MPI 1.1: 這份文件是Standard，所幸並不難讀，我的MPI_Group就是利用Standard和老師的協助完成學習的。MPI 1.1支援C和Fotran
• C語言平行計算程式設計: 此份文件極具參考價值，一開始看這份會有很大的幫助，雖然在後面二維陣列的平行計算切割時，變數定義不明，但仍暇不掩瑜，此份文章由國網人士所撰寫，極具參考價值，當然，此份文件也有Fotran版

沒有列出MPI 2.0是一件極遺憾的事，MPI 2支援C, C++, Fortran，支援超過500個function，也支援一些更好的平行運算特性，不過在此次的比賽中國網主機是不支援的，所以並沒有特別去研究，不過大概看了一下，有很多向下相容的function，在C++中只是多了一層包裝去呼叫C所實作的function。

MPI_Group是一個極為有趣的function series ，雖然MPI支援針對所有的CPU進行集體通訊的動作，但是若將母群體的CPU分割成數個子群體進行類集體通訊的動作，卻得依靠MPI_Group_xxx 等的function來進行子群體的定義。

一些相關function如下

MPI_Group_size()	取得目前這個Group共分得幾顆CPU
MPI_Group_rank()	取得目前這顆CPU在此Group的編號
MPI_Comm_Group()	建立一個Group
MPI_Group_incl()	從一個Group中選取一些CPU建立一個sub-group，而被選取的CPU 仍在原來的Group
MPI_Group_excl()	從一個Group中選取一些CPU建立一個sub-group，而被選取的CPU不在原來的Group
MPI_Group_free()	針對此Group的CPU做釋放動作，但是同時此CPU也不再屬於任何一個Group，只屬於MPI_COMM_WORLD
MPI_Comm_create()	針對某一個Group(MPI_Group)，建立一個Communcator(MPI_Comm)

當然，這邊只是提起一些function，還有一些很有趣的Group相關動作，例如說可以針對兩個Group做AND, OR, XOR，還有比較，再提起兩個常數

• MPI_COMM_NULL: 用於Commucator為NULL的狀況
• MPI_GROUP_NULL: 此CPU不屬於此Group，即會傳回NULL

範例使用方法

MPI_Group universalSet, subset;   /* 宣告母群體和子群體Group */
MPI_Comm universalComm, subComm;  /* 宣告母群體和子群體Communcator */

/* 設置母群體 */
MPI_Comm_group(MPI_COMM_WORLD, &universalSet);
MPI_Comm_create(MPI_COMM_WORLD, universalSet, &universalComm);

/* 設置子群體 */
int ranks[] = {0, 1, ,2, 3};
MPI_Group_incl(universalSet, 4, ranks, &subset);   /* 設置完後，此4顆cpu仍在原來母群體中 */
MPI_Comm_create(universalComm, subset, &subComm);

/* 針對子群體的集體通訊動作範例 */
int a, subID;
MPI_Group_rank(subset, &subID);
if(subID==0)    a = 5;
if(subComm!=MPI_COMM_NULL)   MPI_Bcast((void*)&a, 1, MPI_INT, subComm); /* boardcast a 資料給subset這個子群體 */

當然，還有很多很有趣的使用方法，不過我比賽中所使用的技巧僅此而已，呵呵，有錯誤歡迎指教嘍。

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