MPICH2是MPI（）的一個應用實現，支援最新的MPI-2介面標準，是用於並行運算的工具，在程式設計語言上支援C/C++和Fortran。最近因為有專案需要的計算量比較大，所以就學習使用了MPICH2，在此根據網路上查詢的相關資訊和我自己的實際使用經歷，分別總結一下MPICH2在windows和linux下基本的安裝使用方法。

軟體下載

MPICH2的主頁是，在這個頁面上就能找到各平臺最新版本MPICH2的下載地址，其中還包括原始碼，我在開始作這個專案的時候最新版本是windows版mpich2-1.0.5p2，原始碼mpich2-1.0.5p4。我們的專案是一個CentOS版linux下的程式，所以最終是要在

文件下載

Windows下的安裝配置

我用的參與計算的系統都是WindowsXP Pro SP2，安裝的過程沒什麼太特別的，一般就是預設就可以，只是其中有個地方要填一個什麼passphrase，上面提示說所有系統都要用相同的passphrase，照做就是了，在所有參與計算的結點機器上都填一樣的passphrase就好了。另外就是需要.net framework 2的執行環境。

預設安裝的位置是C:/Program Files/MPICH2，下面的bin目錄下是系統配置執行需要的程式，為了方便在控制檯使用，可以把C:/Program Files/MPICH2/bin加到系統的PATH變數中去。Include是標頭檔案，開發的時候用，lib是連結程式的時候用的庫檔案。Jumpshot下有個pdf的文件，幹什麼用的可以看看這個文件，我沒仔細看，感覺我暫時還用不上。Examples下面是一個樣本程式，就是一個用MPI計算圓周率的程式，分別有C，C++和Fortran版，C/C++的應該可以用VS2003以上版本開啟。同時，安裝程式還會自動向系統註冊一個服務MPICH2 Process Manager，我們從控制面板－管理工具－服務裡就能找到，這是管理執行MPI程式的一個服務，安裝好後就是自動啟動的，所以一般也就不用動它。

安裝完畢後開始選單－程式中就添加了一個MPICH2目錄，其中就有上面提到的Jumpshot，另外wmpiconfig.exe是用來配置執行環境的，我在網上有找到的說明都是以前舊版本的，和現在的差別比較大，感覺這新版本用的不爽，沒搞明白這個程式該咋用，不過好像預設狀態下不改什麼就能正常使用，所以也就不管它了。wmpiregister.exe則是用來註冊使用者的，使用MPI之前需要在這個程式裡註冊一個系統裡已經存在的使用者，而且這個使用者必需擁有管理員許可權，擁有執行我們安裝了的MPI系統的能力。比如我就在所有參與運算的機器上添加了一個管理員mpi，密碼也是mpi。

接下來，我們就可以開始試著執行一下MPI的程式了。就用examples目錄下面的那個計算<!--[if !vml]-->圓周率的程式。如果要多機平行計算的話，就需要在所有機器上的相同位置放置要執行的程式，我的情況就是在所有機器的C盤下建了一個mpiexe的目錄，並把cpi.exe拷到所有機器的這個目錄下。然後，在其中的某臺機器上進入控制檯（執行MPI程式其實也可以用開始選單的MPICH2下的wmpiexec.exe，這是個gui程式，但是我覺得用的不爽，不如直接在控制檯下敲命令來得靈活），敲下命令mpiexec -hosts 2 192.168.10.142 192.168.0.23 c:/mpiexe/cpi.exe。mpiexec是安裝目錄下bin目錄裡的一個程式，在本文的例子中就是C:/Program Files/MPICH2/bin/mpiexec.exe，因為剛才說了，我把這個地址加入到PATH裡了，所以可以在任何地方直接執行，它是用來啟動MPI程式的，-hosts引數說明是啟動多臺機器並行運算，後面跟著的2就是說要在兩臺機器上執行程式，再後面的就是那兩臺機器的ip地址，其中第一個就是我啟動程式的機器，當然，這個地方也可以寫機器名，只要它的機器名能被正常的解析就可以，最後面的就是要執行的程式，也就是剛才提到的所有機器都要在相同位置放置的那個MPI程式。如果只是在本機執行，則命令為mpiexec –n 2 cpi.exe，­-n表示是在本地執行，後面的2表示啟動的程序數。程式執行後就會提示讓你輸入一個數字intervals，這個數字影響計算的精度，值越大精度越高，當然計算時間就越長了，然後程式會打印出計算的結果和花費的時間。

比如，我使用單機單程序執行，intervals設為99999999，耗時1.253849秒，而用兩臺機器雙程序則只有0.628954秒，明顯快很多，並行運算還是很有效果的。不過，如果我們把intervals改為9999，單機執行只用了0.000279秒，而兩臺機器卻花了0.001548秒，這是因為並行運算過程中，參與運算的機器需要通過網路傳遞一些訊息，如果計算量不大的話，花在了這上面的時間影響會比較明顯，因而反不如單機版的來得快。

到現在我們的MPI執行環境就基本安裝好了，當然，MPI還有很多其他的命令引數，只不過最常用估計也就這兩條了，其他的用得著的時候就去查上面提到的文件，裡面有比較詳細的介紹。另外，如果按照以上的介紹進行安裝配置，在執行多機並行MPI程式的時候卻出現連線錯誤的話，八成是因為網路的問題，看看你的防火牆是不是開著，開啟相應的埠，或者乾脆關掉防火牆就好了。

Linux下的安裝配置和單機執行

Linux下的操作要相對來說麻煩一點，這個麻煩從安裝開始，呵呵。我用的系統是CentOS4.4，裝在VMware Workstation裡的，一共裝了兩個虛擬機器，環境基本上完全一樣。為執行MPI在兩臺虛擬機器都建立了一個使用者mpi，密碼也是mpi，home路徑也都是/home/mpi，然後繼續都建立了一個目錄/home/mpi/mpich2用來作MPI執行環境的安裝路徑，一個/home/mpi/mpich2/src來存放編譯用的原始碼。然後將原始碼包mpich2-1.0.5.tar.gz下載到兩臺機器上，都解壓縮到/home/mpi/mpich2/src中，然後到/home/mpi/mpich2/src下，指定安裝路徑,

./configure -prefix=/home/mpi/mpich2

make

make install

幾分鐘後安裝完畢。需要提一下的是，我曾經試著用root使用者來安裝MPICH2，但是安裝後好重啟系統就出了問題，所以建議還是另外建個使用者來裝吧（ubuntu乾脆就把root給禁了，不讓你直接用root）。

安裝後/home/mpi/mpich2下多出來一些目錄和檔案，要比windows多，lib是庫檔案，include是標頭檔案，bin還是程式檔案，所以還是要寫到環境變數裡，可以用命令export PATH /home/mpi/mpich2/bin:$PATH，但我是用root使用者直接在/etc/profile最後面加了這麼一句export PATH=/home/mpi/mpich2/bin:$PATH，一勞永逸。

MPI應用一個管理器來管理執行MPI程式，這個管理器就是mpd，但是在正式開始執行mpd前還需要一個基於安全考慮的配置檔案，.mpd.conf，這個檔案是要放在執行程式的使用者的home目錄下，本例子中就是/home/mpi/.mpd.conf，而且這個檔案只能由這個使用者讀寫，建立檔案的命令是，

cd $HOME

touch .mpd.conf

chmod 600 .mpd.conf

然後在檔案中寫入這麼一行，secretword=***，***在參與計算的計算機上必需完全一致。如果是root使用者的話，這個檔案應該是/etc/mpf.conf。

然後，我們就可以啟動mpd管理器了，直接在控制檯下使用mpd命令，或者是mpd &，讓mpd在後臺執行，若關閉啟動的mpd，只需要命令mpdallexit即可。在啟動mpd之後就可以執行MPI應用程式了，執行命令與windows下類似，如我們仍然是測試一下examples裡的cpi程式可以這樣來作，

cd ~/mpich2/examples

mpiexec -n 1 ./ cpi

引數含義同windows下的單機執行命令。另外，啟動mpd後還可以用命令mpdtrace來察看當前執行的mpd情況。

SSH配置和多機並行

MPI的多機並行是用mpdboot來管理啟動的，是由參與計算的其中一臺機器通過mpdboot同時啟動其他機器上的mpd管理器並執行相應MPI程式的，所以，需要賦予執行mpdboot的機器執行其他機器上程式的能力。MPICH2支援通過ssh和rsh來做到這一點，其中ssh是預設的，而且其安全性也優於rsh，因此，我在專案中是用的ssh。

首先，我們需要修改所有機器上的/etc/hosts檔案，在裡面新增上參與計算的機器名和ip地址，比如本文中有兩臺機器參加的例子裡，hosts檔案應當為：

127.0.0.1 localhost.localdomain localhost

192.168.10.142 node0

192.168.10.23 node1

這裡的意思是說，主機名為node0的機器ip地址為192.168.10.142，主機名為node1的機器ip地址為192.168.10.23。

當然，其實這一步也可以跳過，因為我們也可以在操作過程中直接使用ip地址，只不過那樣不太方便。另外就是，有些機器預設情況下第一行可能包括本機的主機名，比如在ip為192.168.10.142的node0上，hosts檔案第一行是

127.0.0.1 localhost.localdomain localhost node0

這樣可能會使得mpdboot工作不正常，所以還是最好給成上面的那種形式。

第二步是建立ssh金鑰，命令列下：

#ssh-keygen -t rsa

-t rsa指的是金鑰型別，具體請察看ssh相關資料，這裡不多說。這樣就在當前使用者的home目錄下生成了一個.ssh目錄，本文中的就是/home/mpi/.ssh。

第三步，將/home/mpi/.ssh下的id_rsa.pub檔案拷貝改名為authorized_keys，即

#cp id_rsa.pub authorized_keys

第四步，在其他所有機器上進行以下操作。

#ssh-keygen -t rsa生成.ssh資料夾

#scp node0的IP:/home/mpi/.ssh/* ~/.ssh拷貝node0上的.ssh資料夾覆蓋本地的

第五步，在所有機器上建立與自己和所有其他機器的信任連線。

對每個節點執行：

#ssh node0

#ssh node1

根據提示鍵入yes即可。然後就可以在不需要使用者名稱密碼的情況下通過ssh登陸其他機器了，比如在node0上#ssh node1，

就可以直接進入node1。

接下來，在啟動mpdboot的機器上建立一個參與計算的host列表檔案，如檔案mpd.hosts，每行是一個主機名，建立過程如

#cd ~

#touch mpd.hosts

#vi mpd.hosts

nod0

node1

現在，就可以啟動運算叢集了

#mpdboot -n 2 -f mpd.hosts

-n表示要啟動的機器個數，一般是不大於mpd.hosts檔案中的機器數，比如本文中的例子就是兩臺機器。這樣，列表中的機器就會啟動其本機上的mpd管理器。

然後，就可以開始執行MPI程式，進行運算了，同windows下一樣，程式需要放在每臺機器上的相同位置（如果用NFS就只需在一臺機器上放置程式，其他機器作對映就行），比如都是程式/home/mpi/mpich2/examples/cpi，在執行mpdboot 的結點機器上：

#mpiexec -n 2 /home/mpi/mpich2/examples/cpi

-n表示要啟動的程序個數，一般是不大於mpd.hosts檔案中的機器數（或者cpu核心數？偶用的機器就是雙核的了，所以單機的時候雙程序比單程序效率好很多，但是三程序就不行）。

Mpd在執行過程中，可以通過mpdtrace顯示參與計算的機器名，mpdtrace –l則是顯示機器名以及其埠。

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