在 C 中使用 MPI 实现矩阵向量乘法时出错

Question

我是 MPI 新手，只学习了基础知识。在基于以下算法执行矩阵向量乘法时，出现一条我无法理解的错误消息，因此无法修复。显示的错误消息截图如下：

/* Matrix-vector product Ab = c with parallel inner products*/
/* Row-oriented blockwise distribution of A */
/* Replicated distribution of vectors b and c */
local n = n/p;
for (i=0; i<local n; i++) local c[i] = 0;
for (i=0; i<local n; i++)
for (j=0; j<m; j++)
local c[i] = local c[i] + local A[i][j] * b[j];
multi broadcast(local c,local n,c);
/* Multi-broadcast operation of (c[0]; :::; c[localn]) to globalc*/

这是我的代码：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include "mpi.h"

#define n 4
#define m 4

void matrix_vector_product(double **matrix, double *vector, double *result, int rows, int cols)
{
  for(int i=0; i<rows; i++)
    result[i] = 0;
  for(int i=0; i<rows; i++)
    for(int j=0; j<cols; j++)
      result[i] += matrix[i][j] * vector[j];
}

int main(int argc, char *argv[])
{
  int rank, size;
  MPI_Init(&argc, &argv);
  MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size);
  MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);
 
  double **matrix;
  matrix = (double **)calloc(n,sizeof(double *));
  for (int i=0; i<n; i++)
  {
    matrix[i] = (double *)calloc(m, sizeof(double));
  }
 
  double *b;
  b = (double *)calloc(m, sizeof(double));
 
  double *c = NULL;
  double *local_c = (double *)calloc(n, sizeof(double));
  int local_n = n/size;
 
  if (rank == 0)
  {
    for(int i=0; i<n; i++)
      for(int j =0; j<m; j++)
        matrix[i][j] = i+j;
   
    for(int j =0; j<m; j++)
        b[j] = j+1;
   
    c = (double *)calloc(m, sizeof(double));
  }
 
  MPI_Scatter(&matrix, local_n*m, MPI_DOUBLE, &matrix, local_n*m, MPI_DOUBLE, 0, MPI_COMM_WORLD);
   
  MPI_Bcast(b, m, MPI_DOUBLE, 0, MPI_COMM_WORLD);
 
  matrix_vector_product(matrix, b, local_c, local_n, m);
 
  MPI_Gather(local_c, local_n, MPI_DOUBLE, c, local_n, MPI_DOUBLE, 0, MPI_COMM_WORLD);
 
  if(rank==0){
    printf(" Result = ");
    for(int i=0; i<n; i++)
      printf(" .2%f", c[i]);
  }
   
  MPI_Finalize();
 
  free(matrix);
  free(b);
  free(c);
  free(local_c);
 
  return 0;
}

如果您也能解释为什么会发生这种情况，那就太好了，因为我想澄清我的概念。

我尝试将大小为n x m的*矩阵*与大小为m的向量相乘。由于假设采用分布式内存分布，因此我使用 MPI_Scatter 操作来分配矩阵行的内存块，以实现 A 的按行按块分布。使用 MPI_Bcast 操作复制 b。结果是使用函数matrix_vector_product()计算的，本地缓冲区（这里是数组）c的内容聚集在c中。我期望输出是

Result = 8 10 12 14

Answer 1

1. 任何 MPI 缓冲区都需要是

   simpletype*

   ，在您的情况下是

   double*

   。所以你不能通过

   matrix

   ，这是一个

   double**

   。
2. 你没有矩阵：你有一个数组的数组。请分配

   double *matrix

   并使用从 2D 索引到 1D 的转换

   . Then pass 

   MPI_Scatter(matrix,....`
3. 不要使用分散来分散矩阵：为了获得良好的并行性能，每个进程都需要创建自己的矩阵部分。你有时间和内存瓶颈。