在linux虚拟机中配置多节点MPI.docx
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在linux虚拟机中配置多节点MPI
计算机科学与技术系
实验报告
课程名称：
并行计算及编程
实验项目：
在linux虚拟机中配置多节点MPI
专业班级：
姓名：
学号：
实验时间：
批阅时间：
指导教师：
成绩：
兰州交通大学《并行计算及编程》课程实验报告
实验名称：
在linux虚拟机中配置多节点MPI
一、实验目的
在linux虚拟机中配置多节点MPI，完成以下任务（2选1）：
1、矩阵-向量乘法；
2、数据积分法求圆周率π
二、实验内容
（1）分别用串行程序和MPI并行程序实现
（2）比较并行和串行程序的执行时间
（3）计算并行程序相对于串行程序的加速比
三、实验环境
Windows10,CentOS
四、实验过程（包括程序设计说明，实验步骤，经调试后正确的源程序，程序运行结果）
1 下载安装VMwareWorkstation
图1下载安装VMwareWorkstation
2 下载并安装Linux系统，这里我用的是CentOS，我开了两台虚拟机，centos6和centos664。
保证台虚拟机都可以上网，且可以ping通。
我的两个虚拟机的网络地址分别是192.168.20.128和192.168.20.129
图2保证都可上网
图3第一台的网络地址
图4第二台的网络地址
图5可以ping通
3 两个虚拟机中添加同名用户在不同节点中需要有同名的用户以方便SSH连接node1和node2中以root用户执行下列命令
图6修改主机名。
node1和node2
图7分别再两个虚拟机中添加用户mpiuser
图8记住要设置密码才可使用
图9设置成功
图10此时在第一台虚拟机中ping第二台依旧可以ping通
4 保障两台虚拟机是互通的
图11dns域名
5 实现免密码SSH登陆，当前节点为node1，用户为mpiuser，工作目录为~家目录
图12当前节点为node1，用户为mpiuser，工作目录为~
图13建立本身的信任连接
图14
图15设置node2生成.ssh文件夹
图16scpnode1:
~/.ssh/*./拷贝node1上的.ssh文件夹到node2
图17设置node2拷贝node1上的hosts文件到node2
图18sshnodesshnode1
遇到问题：
node2的ssh连接我好像是还没有设置好，依旧需要密码连接才可以。
6 配置MPI运行环境
官方网站下载其中的mpich-3.2.tar.gz
此处遇到问题，在下载时：
图19
遇到问题：
该问题在嵌入式作业中同样出现过，但我在改时，遇到了gedit的命令问题，实在是解决不了。
我用共享内存的方式在windows中下载好，放在共享文件中。
最开始使用的是rar文件，但Linux中需要安装RARforLinux，我就直接在共享文件中解压了。
图20共享文件
然后安装时又发现又各种问题，之后我又再次在官网下载了（之前一直中途失败，具体原因不明）
图21官网下载好
7 解压并进入目录
图22解压tarxvfmpich-3.2.tar.gz
图23cdmpich-3.3.2./configure–prefix=/usr/local/mpich
遇到问题：
图23运行出错
图24
解决问题：
图25解决问题：
将图23命令改为此命令
图26解决问题：
成功！
configurationcompleted
遇到问题：
在node2时用了图25的命令，但显示其他错误：
图27少了C++的编译器
解决问题：
图28下载GCC编译器
但依旧不可以，所以之后我全部一次安装好C的编译器
图29解决问题
图30解决问题
之后node2的安装成功！
图31解决问题
图32make编译
图33makeinstall安装
8 设置环境变量
图34设置环境变量~/.bashrc
图35更新环境变量
至此MPI安装完成！
9 mpi多节点配置
图36新建一个配置文件
图37修改其中内容为
10 用示例程序进行测试
单节点测试：
遇到问题：
图38出现问题
遇到问题：
之后我就去改正环境变量，然后改错了！
！
！
我的所有超级用户下的linux命令都不可以用了。
所以要返回修改在超级用户下，用全路径的方式去修改！
/usr/bin/gedit~/.bashrc
图39重新修改环境变量，之后在用source~./bashrc来更新
图40mpicc命令成功
图41单节点测试成功
-np表示numberofprocessors,即进程数，N自己取值
图42都在节点1上
图43都在节点2上
多节点测试：
图44多节点测试
如上，在两个节点上分别运行了两个进程，配置过程结束。
实验结果：
（二）数据积分法求圆周率π
1.源程序（串行）：
#include
#include
#include
staticlongnum_steps=10000000;//定义所分的块数
intmain（intargc,char**argv）{
inti;
doublex,sum=0.0,pi;
clock_tstart_time,end_time;
start_time=clock（）;
doublestep=1.0/（double）num_steps;
for（i=0;i{
x=（i+0.5）*step;
sum=sum+4.0/（1.0+x*x）;}
pi=step*sum;
end_time=clock（）;
printf（"Piis%.16f\n",pi）;
printf（"Walltime=%e\n",end_time-start_time）;
return0;
}
结果：
图45
2.源程序（并行）：
#include
#include
#include
staticlongnum_steps=10000000;//定义所分的块数
/*计算f（x）=4.0/（1+x*x）*/
doublef（doublea）{
return（4.0/（1.0+a*a））;}
voidmain（intargc,char**argv）{
intn,myid,np,i;/*定义变量*/
doublemypi=0,pi,x,s_time,e_time;
MPI_Init（&argc,&argv）;/*初始化MPI*/
MPI_Comm_size（MPI_COMM_WORLD,&np）;
MPI_Comm_rank（MPI_COMM_WORLD,&myid）;
if（myid==0）{/*进程0获得划分矩阵的个数n*/
n=num_steps;
s_time=MPI_Wtime（）;
}
MPI_Bcast（&n,1,MPI_INT,0,MPI_COMM_WORLD）;/*进程0将n进行广播*/
for（i=myid+1;i<=n;i+=np）{
x=（（double）i+0.5）/（double）n;
mypi+=f（x）/（double）n;}
MPI_Reduce（&mypi,&pi,1,MPI_DOUBLE,/*进程0归约求和*/MPI_SUM,0,MPI_COMM_WORLD）;
if（myid==0）{
printf（"PIis%.16f\n",pi）;/*打印结果*/
printf（"Walltime=%f\n",MPI_Wtime（）-s_time）;}
MPI_Finalize（）;
}
结果：
图46
通过串行和并行程序运行结果可得：
加速比=15.262/3.681995≈4.145
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