MPI_Gather 是最佳选择吗？

Question

有 4 个进程，其中一个 (0) 是必须构建矩阵 C 的主进程，如下所示

-1  0  0 -1  0
 0 -1  0  0 -1
-1  1  1 -1  1
 1 -1  1  1 -1
-1  2  2 -1  2
 2 -1  2  2 -1
-1  3  3 -1  3
 3 -1  3  3 -1

为此，矩阵被声明为REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: C 并分配给

IF (myid == 0) THEN
        ALLOCATE(C(2*nprocs,-2:+2))
END IF

其中nprocs 是进程数。进程 0 还设置了C = -1。对于我第一次尝试的交流方式

CALL MPI_GATHER((/0.0+myid,0.0+myid/),&
              & 2,MPI_REAL,&
              & C(:,0),&
              & 2,MPI_REAL,&
              & 0,MPI_COMM_WORLD,ieri)

填满中心栏，这很有效。 然后我尝试了

CALL MPI_GATHER((/myid, myid, myid, myid/),&
              & 4,MPI_REAL,&
              & (/C(1:2*nprocs:2,-1),C(2:2*nprocs:2,-2),C(1:2*nprocs:2,+2),C(2:2*nprocs:2,+1)/),&
              & 4,MPI_REAL,&
              & 0,MPI_COMM_WORLD,ierr)

填充其他列，但它不起作用，出现如下错误

Fortran runtime error: Index '1' of dimension 1 of array 'c' outside of expected range (140735073734712:140735073734712).

为了理解原因，我尝试用调用单独填充第一列

CALL MPI_GATHER((/0.0-myid/),&
              & 1,MPI_REAL,&
              & C(1:2*nprocs:2,-2),&
              & 1,MPI_REAL,&
              & 0,MPI_COMM_WORLD,ierr)

但或多或少发生了同样的事情。

我通过为所有进程分配C（即不管进程ID）解决了这个问题。为什么这会使调用起作用？

在此之后，我做了一些更改（在再次尝试一次填充所有列之前），只需将接收缓冲区放入 (/.../)

CALL MPI_GATHER((/0.0-myid/),&
              & 1,MPI_REAL,&
              & (/C(1:2*nprocs:2,-2)/),&
              & 1,MPI_REAL,&
              & 0,MPI_COMM_WORLD,ieri)

但这会使调用无效（没有错误，但C 中的一个元素都没有改变）。

希望有人能给我解释一下

• 接收缓冲区中的构造函数(/.../)有什么问题？
• 为什么必须在非根进程中分配接收缓冲区？
• 需要使用mpi_gatherv来完成任务吗？
• 有没有更好的方法来构建这样的矩阵？

编辑 是否可以使用 MPI 派生的数据类型来构建矩阵？

Answer 1

如果您还没有这样做，请首先使用use mpi 而不是include mpif.h。这可能会发现其中一些错误。

您不能将数组构造函数用作接收缓冲区。为什么？构造函数创建的数组是一个表达式。你不能在需要变量的地方使用它。

同样的方式你不能将1+1 传递给一个改变的子例程是参数。 1+1 是一个表达式，如果要更改，您需要一个变量。

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其次，必须分配您写入或读取的每个数组。在 MPI_Gather 中，所有非根进程都忽略接收缓冲区。但是，当您从 C(1:2*nprocs:2,-2) 和 C 之类的数组创建子数组时，必须分配这样的数组。这是 Fortran 的东西，而不是 MPI 的东西。

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如果从每个等级收到的元素数量相同，您可以使用MPI_Gather，您不需要MPI_Gatherv。

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您可以考虑仅将数据接收到 1D 缓冲区并根据需要重新排序。另一种选择是沿最后一个维度分解它。