Linux下基于MPI的hello程序设计

一、MPICH并行计算库安装

在Linux环境下安装MPICH执行环境，配置MPD.CONF, 完成实验室中临近机器间的并行配置。

概要：以机房小组成员的四台计算机为例，小组成员设置IP（假定是192.168.1.1~192.168.1.4），更改主机名为node01,node02,node03, node04。

实验环境部署

主机地址规划（根据自己的环境进行规划）

主机名	IP地址
node01	192.168.176.134/24
node02	192.168.176.13524
node03	192.168.176.136/24
node04	192.168.176.137/24

配置主机名（以一台服务器配置为例）

sudo hostnamectl set-hostname node01

配置IP地址
使用DHCP自动获取，不需要配置

在下载与安装编译环境之前，为了使软件包保持最新的状态，需要在命令行中输入命令

sudo apt -y install update

创建SSH信任连接，实现免密钥互相连接

配置/etc/hosts文件（每台服务器都需要配置）

sudo vim /etc/hosts

安装openssh-server（每台服务器都需要配置）

sudo apt -y install openssh-server

生成用户的公钥和私钥（每台服务器都需要配置）

ssh-keygen

发布公钥信息

node01作为master节点，由master统一接收各从节点的公钥信息保存在本机的authorized_keys中，再由master将authorized_keys文件发送给各其它从节点

# master收集自己的公钥信息追加到自己的认证文件中
cd /home/student/.ssh
cat id_rsa.pub >> authorized_keys

# 各从节点(node02,node03,node04)将自己的公钥信息追加到master的authorized_keys文件中
ssh-copy-id student@node01

查看node01的authorized_keys文件

将node01的authorized_keys文件发送给其它节点

cd /home/student/.ssh
scp authorized_keys student@node02:/home/student/.ssh/authorized_keys
scp authorized_keys student@node03:/home/student/.ssh/authorized_keys
scp authorized_keys student@node04:/home/student/.ssh/authorized_keys

关闭通过SSH时的登录提示（每台服务器都需要配置）

sudo vim /etc/pam.d/sshd

结果测试
以node04 SSH连接其它节点测试

node1安装MPICH 3.4

安装包路径：https://www.mpich.org/static/downloads/3.4/mpich-3.4.tar.gz

创建安装目录

sudo mkdir /usr/MPICH-install

将安装包放入/usr/MPICH-install

cd /usr/MPICH-install
wget https://www.mpich.org/static/downloads/3.4/mpich-3.4.tar.gz

解压安装包

sudo tar -zxvf mpich-3.4.tar.gz

设置安装目录

cd /usr/MPICH-install/mpich-3.4
sudo ./configure --prefix=/usr/MPICH-install

这里提示报错，提示没有gcc模块，我们需要安装相关编辑器

sudo apt -y install gcc
sudo apt -y install gfortran

又出现错误

根据提示加上 --with-device=ch4:ofi
加上之后再次运行，还会报错，根据提示加上--disable-fortran即可

sudo ./configure --disable-fortran --with-device=ch4:ofi --prefix=/usr/MPICH-install

又提示报错！！！这里提示没有c++模块，如果不需要根据提示加上--disable-c++即可，或者安装C++

# 第一种:
sudo ./configure --disable-fortran --with-device=ch4:ofi --disable-c++ --prefix=/usr/MPICH-install

#第二种:
sudo apt -y install g++
sudo ./configure --disable-fortran --with-device=ch4:ofi --prefix=/usr/MPICH-install

终于成功了！

编译并安装

sudo make
sudo make install

提示找不到make命令？？？

在使用Ubuntu时，有时会出现找不到make命令的问题。这是因为在Ubuntu系统中，默认是不安装make命令的，需要手动安装。> sudo apt -y install build-essential

再次执行make命令，如果还报错，报错信息如下，这应该是bug吧，我重新执行sudo ./configure --disable-fortran --with-device=ch4:ofi --prefix=/usr/MPICH-install，再执行make就好了。不理解！

执行make命令要等很长时间，耐心等待！


make install

修改环境变量

cd
vim .bashrc

测试环境变量设置

source .bashrc
which mpicc
which mpiexec
which mpirun

修改/etc/mpd.conf文件
内容为 secretword=myword

vim /etc/mpd.conf

修改文件读取权限和修改时间

chmod 600 /etc/mpd.conf

创建主机名称集合文件/home/student/mpd.hosts

vim mpd.hosts

配置NFS

为了方便 MPICH 的安装及并行程序的运行,最好将 MPICH的安装目录及用户家目录通过 NFS 网络文件系统共享。对于仅包含几个结点的较小的集群系统,可以任意指定其中一个结点作为 NFS服务器。对较大的集群系统,应设定一个或数个结点专门用于文件服务,这些结点称为 I/O 结点,它们专门负责存储设备的管理,不参加计算。这里选择 node01 作为 NFS 服务器,将它的 /home 和/usr/MPICH-nstall目录输出给其他三个结点,相应的配置步骤如下。

node1安装NFS服务

sudo apt -y install nfs-kernel-server

设置nfs和nfslock随系统启动
安装服务后，默认自启动

编辑文件/etc/exports

sudo vim /etc/exports

使配置生效

sudo exportfs

以root 身份登录到其余三个结点,在文件 /etc/fstab中加入下面两行

# 其它三个节点操作
sudo apt -y install nfs-common
sudo mkdir /usr/MPICH-install
sudo vim /etc/fstab
# 添加如下内容
node01:/home    /home   nfs     defaults        0       0
node01:/usr/MPICH-install       /usr/MPICH-install      nfs     defaults        0       0

# 挂载
sudo mount -a

注意(一定要先看)

一：环境说明

由于我的环境下，都是使用的student普通用户，sudo提权到root用户进行配置的，ssh免密登录也是针对的student用户，而/usr/MPICH-install的目录的所有者是root，所以我这里要修改一下/usr/MPICH-install的属主和属组。或直接将这个文件夹权限改为777。

我建议在配置环境以及配置MPICH环境时，就使用root用户进行配置。

# 方法一: 修改属主和属组
sudo chown -R student:student /usr/MPICH-install
# 方法二: 修改文件夹权限
sudo chmod -R 777 /usr/MPICH-install

二：MPICH编译安装

mpich2版本和mpich3版本的进程管理默认使用hydra，而不是mpd。如果要使用mpd，使用配置MPICH时要添加参数./configure --with-pm=mpd

所有我的环境中没有使用mpdboot等mpd开头的命令。

环境测试

cd /usr/MPICH-install/mpich-3.4/examples
mpiexec ./cpi

这里的文件路径必须要有路径限定。否则会报错。

二、HELLO WORLD并行程序设计

程序源码:

/*hello.c*/
#include 
#include "mpi.h"

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

    MPI_Init( 0, 0 );
    MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);
    MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size);
    printf( "Hello world from process %d of %d\n", rank, size );
    MPI_Finalize();
    return 0;
}

程序编译，并运行

# 编译
mpicc -o helloworld helloworld.c
# 运行
mpiexec -n 10 -f /home/student/mpd.hosts ./helloworld