MPICH2用户指南译文

WinXP下并行计算集群的组建（利用MPICH2）梦想Living制作1.什么是MPI？MPI（Message Passing Interface）是目前最重要的一种基于消息传递的并行编程工具，是消息传递并行程序设计的标准之一，用于开发基于消息传递的并行程序，在程序设计语言上支持C/C++和Fortran；其目的是为用户提供一个高效的、可移植的、灵活的消息接口库。

MPI 目前通用的规范是MPI1.1，于1994年推出。

目前最新的规范为MPI2.0，于1997年推出并在不断完善当中，其部分标准已经在各类并行计算机中普遍实现。

要让你的单个PC机或者计算机集群能运行并行程序，就需要用MPI建立实用的并行计算环境。

MPI有多种不同的免费版本，几乎所有的并行计算机厂商都提供了对它的支持，自推出以来已被广泛接受，可以运行在几乎所有的并行计算环境（共享和分布式存储并行机、MPP、机群系统等）和流行的多进程操作系统（Linux/Unix和Windows），因此它已经成为事实上的并行编程标准。

比较著名的免费通用MPI系统就是MPICH和LAM MPI（）。

本文用的是MPICH2。

2.搭建MPI并行计算环境2.1 重要注意事项：1.搭建MPI并行计算环境过程中，你需要有管理员的权限，以管理员的身份进行软件的安装和系统参数的配置。

2.未加说明的情况下，所有的输入字符都是英文小写半角输入法下的输入。

请务必注意该点说明，以正确理解输入的字符（包括标点符号与空格）2.2软硬件准备硬件：两台在同一局域网下的普通PC。

建立多台PC节点构成的一个机群计算环境时，还要有必要的路由器、交换机或是集线器等。

软件：1.节点机的操作系统：Microsoft Windows XP Pro SP2（32bit）2.安装MPICH2所需的windows组件（可以在Microsoft网站上下载）：Microsoft .NET Framework 2.0Microsoft Visual C++ 2005 SP1（即vcredist_x86.exe）3.组建MPI环境（根据你的操作系统选择合适的文件）：mpich2-1.2.1-win-ia32.msi （该安装包适合32bit XP系统）该程序可以在以下站点下载/research/projects/mpich2/ftp:///pub/mpi2.3环境搭建1.在每台节点机上安装Microsoft Windows XP Pro SP2、 Microsoft .NET Framework2.0与Microsoft Visual C++ 2005 SP1。

MPICH&PBS使用指南一、MPI编程 (1)二、MPICH下编译和运行 (3)三、PBS环境下运行 (4)一、MPI编程1、MPI编程函数介绍MPI实际上是一个提供并行程序消息传递机制的函数库，有40多个函数，常用的有6个基本函数。

下面以C语言为例简单介绍这些函数。

（1）MPI_Init函数定义：int MPI_Init(int *argc, char ***argv)功能：用命令行参数初始化MPI环境输入：argc、argv—表示命令行参数，同C语言的main()函数参数格式，argv中包含欲并行运行的进程数输出：返回值—非零/零表示初始化是否成功说明：该函数必须为程序中第一个调用的MPI函数示例：MPI_Init(&argc, &argv); // argc、argv引用的是mian()函数的参数（2）MPI_Finalize函数定义：int MPI_Finalize (void)功能：结束MPI程序的运行，指结束MPI环境的使用输入：无输出：返回值—非零/零表示结束MPI环境是否成功说明：该函数必须为程序中最后一个调用的MPI函数示例：MPI_ Finalize ();（3）MPI_Comm_size函数定义：int MPI_Comm_size(MPI_Comm comm, int *size)功能：得到总进程数输入：comm 通信域句柄（系统默认的为MPI_COMM_WORLD，也可自己定义）输出：size，即通信域comm内包括的进程数整数（4）MPI_Comm_rank函数定义：int MPI_Comm_rank(MPI_Comm comm, int *rank)功能：得到本进程的进程号输入：comm，该进程所在的通信域句柄输出：rank，调用进程在comm中的标识号（5）MPI_Send函数定义：int MPI_Send(void* buf, int count, MPI_Datatype datatype, int dest, int tag, MPI_Comm comm) 功能：发送消息给特定的进程输入：buf 发送缓冲区的起始地址(可选类型)count 将发送的数据的个数(非负整数)datatype 发送数据的数据类型(句柄)dest 目的进程标识号(整型)tag 消息标志(整型)comm 通信域(句柄)输出：无（6）MPI_Recv函数定义：int MPI_Recv(void* buf, int count, MPI_Datatype datatype, int source, int tag,MPI_Comm comm,MPI_Status *status)功能：接受别的进程发过来的消息输入：count 最多可接收的数据的个数(整型)datatype 接收数据的数据类型(句柄)source 接收数据的来源即发送数据的进程的进程标识号(整型)tag 消息标识与相应的发送操作的表示相匹配相同(整型)comm 本进程和发送进程所在的通信域(句柄)输出：buf 接收缓冲区的起始地址(可选数据类型)status 返回状态(状态类型MPI_Status)2、MPI程序示例MPI程序中必须包含MPI库的头文件，C语言头文件名为mpi.h，FORTRAN语言头文件名为mpif.h。

MPICH2用户指南V1.4数学与计算科学系阿贡国家实验室此处略去牛人无数2011年6月16日翻译日期：2011/8/23Aozhen目录1介绍 (1)2 MPICH2入门 (1)2.1 默认运行环境 (1)2.2开始并行作业 (1)2.3 Fortran中的命令行 (2)3 快速开始 (2)4 编译和链接 (3)4.1 对C++来说的特殊问题 (3)4.2 对Fortran来说的特殊问题 (3)5 用mpiexec运行程序 (4)5.1 标准mpiexec (4)5.2 所有进程管理环境扩展 (5)5.3 Hydra进程管理器的mpiexec扩展 (5)5.4 SMPD进程管理器环境扩展 (5)5.4.1 关于SMPD的mpiexec参数 (5)5.5 gforker进程管理器环境扩展 (8)5.5.1 gforker的mpiexec参数 (8)5.6 remshell进程管理器环境的限制 (10)5.7 使用SLURM和PBS的MPICH2 (11)5.7.1 OSC mpiexec (11)6 调试 (11)6.1 TotalView (12)7 检查点 (12)8 MPE (13)8.1 MPI日志（MPI Logging） (13)8.2 用户定义日志 (13)8.3 MPI检查 (15)8.4 MPE选项 (15)9 MPICH2的其他工具 (16)10 Windows下的MPICH2 (16)10.1目录 (16)10.2 编译 (17)10.3运行 (17)1介绍本手册假定MPICH2已经安装了。

想知道怎么安装请参见MPICH2 Installer's Guide《MPICH2安装指南》，或MPICH2顶级目录下的README。

本手册介绍如何编译，链接和运行MPI应用程序，并使用MPICH2自带的一些工具。

这是初步版，有些部分还没完成。

但，这已经足够让你步入MPICH2的大门了。

lammps简要使用说明李小椿北京航空航天大学物理科学与核能工程学院更新于：2010年2月1日星期一目录lammps简要使用说明 (1)LAMMPS介绍 (4)文件 (4)1.系统初始化 (4)units lj/real/metal/si/cgs (4)atom_style angle/atomic/bond/charge/dipole/dpd/ellipsoid/full/granular/molecular/hybrid (5)atom_modify map/first (5)dimension N ,N=2/3 (5)boundary x y z, default=boundary p p p (5)newton flag/flag1 flag2 (5)communicate single/multi group/cutoff (5)processors Px Py Pz (5)2.创建模拟晶胞 (6)lattice none/sc/bcc/fcc/hcp/diamond/sq/sq2/hex/custom scale keyword values (6)region ID style block/cylinder/prism/sphere/union/intersect args keyword value (6)group ID region/type/id/molecule/subtract/union/intersect (6)create_box N region−ID (7)create_atoms type box/region/single args keyword values (7)delete_atoms group/region/overlap/porosity args (7)read_restart file (7)set atom/group/region ID keyword values (8)displace_atoms group−ID move/ramp/random args keyword value (8)displace_box group−ID parameter args ... keyword value . (8)change_box ortho/triclinic (9)replicate nx ny nz (9)3.设置 (9)mass I value (9)velocity group−ID create/set/scale/ramp/zero args keyword value (9)timestep dt (9)reset_timestep N (10)neighbor skin bin/nsq/multi (10)neigh_modify keyword values (10)4.输出 (10)dump ID group−ID bond/dcd/xtc/xyz/custom N (10)dump_modify dump−ID format/scale/image/flush/unwrap/every/precision/region/thresh values (11)undump dump−ID (11)thermo_style one/multi/custom(args) (11)thermo_modify lost/norm/flush/line/format/temp/press value (12)thermo N (12)print string (12)restart N root (12)write_restart file (13)echo none/screen/log/both (13)log (13)5.FIX (13)fix ID group−ID style args (13)系综相关 (14)力和速度的控制 (15)计算特定量 (16)模拟晶胞的控制 (17)模拟过程的控制 (18)unfix fix-id (18)PUTE (18)compute ID group−ID style args (18)compute ID group−ID ackland/atom (19)compute ID group−ID centro/atom (19)compute ID group−ID coord/atom cutoff (19)compute ID group−ID damage/atom (19)compute ID group−ID displace/atom fix−ID (19)compute ID group−ID group/group group2−ID (19)compute ID group−ID ke (19)compute ID group−ID ke/atom (20)compute ID group−ID pe (keyword=pair/bond/angle/dihedral/improper/kspace) (20)compute ID group−ID pe/atom (keyword=pair/bond/angle/dihedral/improper) (20)compute ID group−ID pressure temp−ID keyword=ke/pair/bond/angle/dihedral/im proper/kspace/fix (20)compute ID group−ID reduce mode=sum/min/max input1 input2 ... .. (20)compute ID group−ID stress/atom (keyword= ke/pair/bond/angle/dihedral/improper/kspace/fix) (20)compute_modify compute−ID keyword value (20)compute ID group−ID temp (20)compute ID group−ID temp/com (20)compute ID group−ID temp/deform (20)comp ute ID group−ID temp/partial xflag yflag zflag (21)compute ID group−ID temp/ramp vdim vlo vhi dim clo chi keyword value (21)comput e ID group−ID temp/region region−ID (21)uncompute compute-ID (21)7.势函数 (21)pair_style (21)pair_style tersoff (22)kspace_style (23)kspace_modify (23)pair_write itype jtype N r/rsq/bitmap inner outer Qi Qj (23)8.运行 (23)run N upto/start/stop/pre/post/every values (23)run_style verlet/respa(args) (23)minimize etol ftol maxiter maxeval (23)min_style cg/sd (23)min_modify dmax 0.2 (default=0.1) (24)temper (24)clear (24)9.其他 (24)variable name delete/index/loop/world/universe/uloop/equal/atom (24)next variables (25)jump (25)label string (25)if value1 operator value2 then command1 else command2 (26)include (26)shell cd/mkdir/mv/rm/rmdir (26)10.模拟方法论 (26)缺陷的生成 (26)晶格常数 (27)迁移 (27)表面 (27)立方晶系弹性常数.......................................................................................................................... 错误!未定义书签。

MPICH2用户指南（MPICH2 User’s Guide）版本（Version ）1.0.8数学与计算机科学部（Mathematics and Computer Science Division）阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory）William GroppEwing LuskDavid AshtonPavan BalajiDarius BuntinasRalph ButlerAnthony ChanDavid GoodellJayesh KrishnaGuillaume MercierRob RossRajeev ThakurBrian Toonen2008年10月24日这项工作得到美国能源部科学局高级科学计算研究局Sci-DAC合约编号DE-AC02-06CH11357的规划，数据、信息与计算机科学部的分规划的支持。

1 引言（INTRODUCTION）1.引言MPICH2.本手册假定MPICH2已经安装了。

关于如何安装MPICH2，参见MPICH2安装指南，或者MPICH2顶层目录的README。

本手册解释如何编译、链接及运行MPI应用程序，使用于MPICH2一起的某些工具。

这是个初步的版本，某些节还没完成。

但是，这些应该足以帮你MPICH2 起步的了。

2 从MPICH1升级到MPICH2（Migrating to MPICH2 from MPICH1）如果你一直在使用MPICH 1.2.x （1.2.7p1是最新版本），那么你会发现一些有关MPICH2不同的东西（希望能更好）。

当然了，虽然你的MPI程序不用改变，但是有些关于你运行它们的方式则不同。

MPICH2是MPI标准的一个全新实现，其设计实现了加到MPI-2附件的全部（动态进程管理，片面操作，并行I/O及其他扩充），应用从MPICH1 实现所获得的教训，使得MPICH2更加健壮、有效及便于使用。

MPI的搭建及OpenMP的配置实验指导书1.MPI简介消息传递接口（Message Passing Interface，MPI）是目前应用较广泛的一种并行计算软件环境，是在集群系统上实现并行计算的软件接口。

为了统一互不兼容的的用户界面，1992年成立了MPI委员会，负责制定MPI的新标准，支持最佳的可移植平台。

MPI不是一门新的语言，确切地说它是一个C和Fortran的函数库，用户通过调用这些函数接口并采用并行编译器编译源代码就可以生成可并行运行的代码。

MPI的目标是要开发一个广泛用于编写消息传递程序的标准，要求用户界面实用、可移植，并且高效、灵活，能广泛应用于各类并行机，特别是分布式存储的计算机。

每个计算机厂商都在开发标准平台上做了大量的工作，出现了一批可移植的消息传递环境。

MPI吸收了它们的经验，同时从句法和语法方面确定核心库函数，使之能适用于更多的并行机。

MPI在标准化过程中吸收了许多代表参加，包括研制并行计算机的大多数厂商，以及来自大学、实验室与工业界的研究人员。

1992年开始正式标准化MPI，1994年发布了MPI的定义与实验标准MPI 1，相应的MPI 2标准也已经发布。

MPI吸取了众多消息传递系统的优点，具有很好的可以执行、易用性和完备的异步通信功能等。

MPI事实上只是一个消息传递标准，并不是软件实现并行执行的具体实现，目前比较著名的MPI具体实现有MPICH、LAM MPI等，其中MPICH是目前使用最广泛的免费MPI系统，MPICH2是MPI 2标准的一个具体实现，它具有较好的兼容性和可扩展性，目前在高性能计算集群上使用非常广泛。

MPICH2的使用也非常简单，用户只需在并行程序中包含MPICH的头文件，然后调用一些MPICH2函数接口将计算任务分发到其他计算节点即可，MPICH2为并行计算用户提供了100多个C和Fortran函数接口，表1-1列出了一些常用的MPICH2的C语言函数接口，用户可以像调用普通函数一样，只需要做少量的代码改动就可以实现程序的并行运行，MPICH并行代码结构如图1-1所示。

Ubuntu系统下mpich2的安装。

把老师给的“mpich2-1.3.2p1.tar.gz ”解压到我的用户目录下。

一、首先进入解压后mpich2文件的根目录，运行配置操作：./configure--prefix=/home/<USERNAME>/mpich2-install |& tee info.txt ，结果报错如下："No Fortran 77 compiler found. If you don't need to build anyFortran programs, you can disable Fortran support using--disable-f77 and --disable-fc. If you do want to buildFortran programs, you need to install a Fortran compiler suchas gfortran or ifort before you can proceed."于是按照提示修改命令，改为./configure --prefix=/home/east/mpich2-install --disable-f77 --disable-fc |& tee info.txt，结果又提示没有找到C++编译器：“configure: error: Aborting because C++ compiler does not work. If you do not need a C++ compiler, configure with –disable-cxx”考虑到以后应该会用到g++，于是根据提示用“sudo apt-get install g++”命令进行了安装。

然后再次运行配置命令，终于成功完成。

二、运行make命令”make |& tee info.txt”，经过了漫长的等待，看到提示”Make completed”的时候，终于松了一口气。

64位机+WIN7+VS2012+Intel.Visual.Fortran.XE2013-SP1+MPICH2并行环境设置实现攻略本人属于电脑菜鸟、编程菜鸟、并行菜鸟级初学者，在没有人指导的基础上，通过网上前辈积累的经验，和无数次撞墙，终于在64位win7台式机（8核，32G内存）上实现VS2012+IVF2013并行程序的编译，并且实现MPICH2下的并行计算。

如果有条件，建议在linux下进行并行运算，这是大牛们的建议。

但是本人计算机不能联网，且只有windows系统，所开展的并行计算规模也不是太大，主要是为了节省时间提高效率。

相信部分朋友还是有在windows下并行计算的需求，请并行大牛们不要鄙视，绕道通过。

IVF本身带MKL，可以开展并行计算，但是我不懂怎么弄，只好忽略。

以下是64位机+WIN7+VS2012+IVF2013-SP1+MPICH2实现的过程：1.设置计算机系统管理员用户名和密码。

这是由于在win7下装mpich2必须要使用管理员进行注册。

2.关掉window自带的防火墙，和安装的杀毒软件。

据说可能会导致mpich2成功启用，我没有严格对照过出现的问题是否是杀毒软件引起的，存疑，建议关闭防火墙和杀毒功能。

3.首先安装VS2012旗舰版。

安装位置默认是C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio11.0，但是不影响对64位的支持，前提是安装过程中全部安装（当中包括支持64位的选项），这一步具体可以参考别人的文章，海量。

4.其次安装IVF2013-SP1。

我仍然不确定IVF是否有32位和64位的差别，但是我下载的Intel.Visual.Fortran.XE2013-SP1安装过程中出现的部分语句显示是支持64的。

这一步具体参考别人的文章。

步骤3和步骤4的重点不在安装，而在环境设置中，参考步骤12-13。

5.现在安装MPICH2，我选择的64位：mpich2-1.4.1p1-win-x86-64。

linux并行环境及mpich2安装全过程准备工作：1、设置IP（在这里我们设置c1、c2、c3、c4的ip地址分别为192.168.0.1、192.168.0.2、192.168.03、192.168.0.4）#vi /etc/sysconfig/network-script/ifcfg-eth[0、1、2、3]其中数字与所修改的机器网卡实际编号一致#service network restart每个节点都要进行上面的操作2、更改主机名为c1、c2、c3、c4#vi /etc/sysconfig/networkHOSTNAME=c1c2、c3、c4操作和c1相同例如：[root@c2 ~]# cat /etc/sysconfig/networkNETWORKING=yesHOSTNAME=c2一、创建SSH信任连接（在root目录下）1、更改/etc/hosts文件#vi /etc/hosts 打开hosts文件，更改如下：127.0.0.1 localhost.localdomain localhost192.168.0.1 c1192.168.0.2 c2192.168.0.3 c3192.168.0.4 c4例如：[root@c2 ~]# cat /etc/hosts# Do not remove the following line, or various programs# that require network functionality will fail.127.0.0.1 localhost.localdomain localhost192.168.0.1 c1192.168.0.2 c2192.168.0.3 c3192.168.0.4 c42、在c1生成SSH秘钥对.#ssh-keygen -t rsa 回车即可,产生.ssh文件,口令选为空，生成密钥对，公钥写入/root/.ssh/id_rsa.pub,密钥写入/root/.ssh/id_rsa#ls -a 查看是否有.ssh文件夹3、生成authorized_keys文件建立对c2的信任连接#scp /root/.ssh/id_rsa.pub 192.168.0.2:/root/.ssh/#ssh 192.168.0.2 cat /.ssh/id_rsa.pub>>/root/.ssh/authorized_keys查看c2 是否有authorized_keys文件，有则将id_rsa.pub内容复制进c2该文件#scp /root/.ssh/id_rsa.pub 192.168.0.2 /.ssh/authorized_keys无则将id_rsa.pub复制为远程该文件4、退出到root目录#cd ..5、建立本身的信任连接#ssh c2 按提示输入yes（三个字母要打全）设置c1对c3和c4的方法与c1相同6、对c2、c3和c4进行类似上面的操作7、确认3台机器的信任连接已建立对每个节点执行：#ssh c1#ssh c2#ssh c3#ssh c4在提示处输入yes回车，最后确定无需输入密码并且没有任何提示信息即可登陆（"Last login:时间日期"提示信息除外）二、安装MPICH2(在节点root目录下)1、解压缩#tar -zxvf mpich2-1.0.1.tar.gz或者 #gunzip -c mpich2-1.0.1.tar.gz|tar xf mpich2-1.0.1.tar2、创建安装目录#mkdir /usr/MPICH-install3、进入mpich2解压目录#cd mpich2-1.0.14、设置安装目录#./configure --prefix=/usr/MPICH-install5、编译#make6、安装#make install7、退出到root目录#cd ..8、通过编辑.bashrc文件修改环境变量#vi .bashrc修改后的.bashrc文件如下：# .bashrc# User specific aliases and functionsPATH=$PATH:/usr/MPICH-install/bin 新增加的#Source .bashrc9、测试环境变量设置#which mpd#which mpicc#which mpiexec#which mpirun10、修改/etc/mpd.conf文件，内容为secretword=myword#vi /etc/mpd.conf设置文件读取权限和修改时间#touch /etc/mpd.conf#chmod 600 /etc/mpd.conf11、创建主机名称集合文件/root/mpd.hosts#vi mpd.hosts文件内容如下：C1C2C3c4三、测试1、本地测试#mpd & 启动#mpdtrace 观看启动机器#mpdallexit 退出2、通过mpd.hosts运行集群系统#mpdboot -n number -f mpd.hosts number为要起动的机器个数#mpdtrace#mpdallexit3、测试运行MPICH的例子程序#mpdboot -n 4 -f mpd.hosts 启动4台机器#mpiexec -n number /usr/MPICH-install/examples/cpi number为使用的进程数#mpdallexit4、如果测试不能通过，请进行第四步四、问题解决1、通过mpdcheck获得一写帮助信息#mpdcheck -pc2、查错#mpdcheck -l3、通过mpd.hosts文件查错#mpdcheck -f mpd.hosts 如果无错误#mpdcheck -f mpd.hosts -ssh4、如果上述无错误，可略过此步对任意两台机器进行查错m1: #mpdcheck -s 输出主机名host和端口portm2: #mpdcheck -c host port注意：以上四步都是在没有运行mpd的情况下进行的5、mpd查错m1: #mpd -e & 返回使用的端口m2: #mpd -h m1 -p echoed_port_m1 &完成安装。