如何使用 MPI 在節點之間有效地發送和接收二維數組？

透過 MPI 發送和接收 2D 陣列

利用 MPI 進行並行處理可提供巨大的效能優勢，特別是對於涉及大型矩陣的計算。在這種情況下，將矩陣拆分到多個節點可以顯著最佳化流程。

實作邊值共享

在提供的場景中，每個節點必須與它的鄰居。使用MPI 實現此目的的建議方案如下：

if (myrank == 0) {
  for (i = 0 to x) {
    for (y = 0 to y) {
      C++ CODE IMPLEMENTATION
      MPI_SEND(A[x][0], A[x][1], A[x][2], Destination= 1...)
      MPI_RECEIVE(B[0][0], B[0][1]......Sender = 1...)
    }
  }

if (myrank == 1) {
  for (i = x+1 to xx) {
    for (y = 0 to y) {
      C++ CODE IMPLEMENTATION
      MPI_SEND(B[x][0], B[x][1], B[x][2], Destination= 0...)
      MPI_RECEIVE(A[0][0], A[0][1]......Sender = 1...)
    }
  }
}

優化數組分配

為了簡化內存管理和MPI 通信，請考慮分配具有連續元素的數組而不是C 的「多維數組」。這可以使用以下函數來實現：

int **alloc_2d_int(int rows, int cols) {
    int *data = (int *)malloc(rows*cols*sizeof(int));
    int **array= (int **)malloc(rows*sizeof(int*));
    for (int i=0; i<rows; i++)
        array[i] = &(data[cols*i]);

    return array;
}

int **A;
A = alloc_2d_init(N,M);

MPI Send/Receive

一旦連續分配數組，發送和接收整個N x M 數組就變得簡單:

MPI_Send(&(A[0][0]), N*M, MPI_INT, destination, tag, MPI_COMM_WORLD);

障礙與阻塞發送/接收

MPI 提供多種通訊功能，包括阻塞（例如MPI_Send）和非阻塞（例如MPI_Isend）。對於阻塞操作，屏障是不必要的，因為通訊本質上是同步的。

其他MPI 函數

除了MPI_Send 和MPI_Receive，還可以考慮使用MPI_Sendrecv 進行更靈活的通訊或像MPI_Isend 和MPI_Irecv 這樣的非阻塞操作可以重疊和通訊計算。

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