MPI

MPI とは？

Message Passing Interface の略で、並列・分散プロセス間のメッセージング機能を提供する標準規格。あるいは、その実装を差す。1995年に MPI フォーラムによって標準化されて以来、多くの実装が存在していて、コードの移植性に優れているのが特徴。言語に依存せず、C でも Fortran でも利用できる。

プログラム内に MPI 用のヘッダをインクルードして、 UNIX の fork プログラミングの要領で MPI 関数を追加していくだけで、手軽に並列プログラムを作ることができる。

MPI Forum - http://www.mpi-forum.org/

実装

多くのフリーの MPI 実装が開発されてきたが、現在は Open MPI と MPICH2 の２つに集約されていると考えてよいだろう。

LAM/MPI

daemon を介して、メッセージングを行う実装らしい。現在はメンテナンスモードとなっていて、開発者は後述の OpenMPI プロジェクトに合流しているそうだ。

MacPorts には、以下の Port が用意されている。

lammpi                         science/lammpi 7.1.2        MPI implementation for parallel computing

MPICH

広く使われている MPI 実装で、rsh/ssh 越しに通信を行うもの。

https://www.mpich.org/

インストール手順

ソースを展開して、手動で configure, make, make install を行う。
MacPorts には、以下の Ports が用意されていた。

mpich                          science/mpich  1.2.7        Message Passing Interface (MPI) Library
mpich2                         science/mpich2 1.0.3        Message Passing Interface (MPI) Library

Open MPI

FT-MPI, LA-MPI, LAM/MPI, PACX-MPI などのさまざまな先行プロジェクトの成果をもとに開発されている MPI 実装。

http://www.open-mpi.org/

OSX 10.5 Leopard にはデフォルトで C言語対応の Open MPI がインストールされていた。ただし fortran サポートはオフになっており、mpif77 などは機能しない。 Fortran から MPI を使う場合は、ソースからビルドするか、MacPorts などのパッケージシステムを使う必要がある。

MacPorts

以下の Port が用意されている。

openmpi                        science/openmpi 1.3.1        A High Performance Message Passing Library

MacOSX_WorkShop

以下が配布されている。

OSX 10.7: openmpi-1.5.4-1osx10.7, gcc-4.6.2-1osx10.7
OSX 10.8: openmpi-1.6.4-1osx10.8, gcc-4.6.4-1osx10.8
OSX 10.9: openmpi-1.8.1-3osx10.9, gcc-4.8.2-2osx10.9 (ICC 対応版も src.rpm で提供)

ソースからのインストール

OpenMPI プロジェクトのサイトから openmpi-1.8.8.tar.bz2 をダウンロードしたのち、以下のようなオプションを configure に渡せばいい。２つのパラメーター、F77 (fortran 77) と FC (fortran 90/95) にコンパイラのパスを直に渡せば良い。

32bit コンパイラ：

$ ./configure --prefix=/opt/openmpi32 F77=/opt/intel/Compiler/11.1/067/bin/ia32/ifort \
    FC=/opt/intel/Compiler/11.1/067/bin/ia32/ifort
$ make
$ sudo make install

64bit コンパイラ：

Developer Tools の gcc（デフォルト）を C コンパイラとして使う場合は、コンパイラオプション CFLAGS=-m64 CXXFLAGS=-m64 を追加する必要がある。 (I am not sure whether the "-m64" option is necessary in 2014)

$ ./configure --prefix=/opt/openmpi64i F77=/opt/intel/Compiler/11.1/067/bin/intel64/ifort \
   FC=/opt/intel/Compiler/11.1/067/bin/intel64/ifort CFLAGS=-m64 CXXFLAGS=-m64
$ make
$ sudo make install

Intel Composer の場合

$ . /opt/intel/bin/ifortvars.sh intel64
$ ./configure --prefix=/opt/openmpi64i F77=/usr/bin/ifort FC=/usr/bin/ifort
$ make
$ sudo make install

64bit gfortran は以下のオプションで動作した。

$ ./configure --prefix=/opt/openmpi64g CFLAGS=-m64 CXXFLAGS=-m64 FCFLAGS=-m64 FFLAGS=-m64
$ make
$ sudo make install

参考書籍

「並列プログラミング入門　ＭＰＩ版」
- http://accc.riken.jp/hpc/training/
MPI並列プログラミング(ISBN:456301544X)
- http://www.alde.co.jp/documents/information/index.html - 邦訳書籍
- Parallel Programming with MPI - 原書のサポートサイト。ソースコードもあり。
実践MPI‐2—メッセージパッシング・インタフェースの上級者向け機能 (ISBN:4894714442)
High Performance Linux Clusters: With Oscar, Rocks, openMosix, And MPI (ISBN:0596005709)

参考ページ

MPIリファレンス
MPI覚え書き
超並列計算研究会 --「PCクラスタ超入門」などの入門記事

Wiki内の参考ページ

MPI

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