Linux下的MPI安装（类比linux软件的安装方式）

MPI(Message-Passing Interface)，并不是一种新的语言，而是消息传递接口，它定义了一个可以被C、C++和Fortran程序调用的函数库[1]。我们可以用MPI来进行进程间的通信，以消息传递的方式来对分布式内存系统进行编程。通过安装MPICH构建MPI编程环境，从而进行并行程序的开发。MPICH是MPI（Message-Passing Interface）的一个应用实现，支持最新的MPI-2接口标准，是用于并行运算的工具。

1.安装方案一（apt自动安装）

直接运行利用apt安装，执行下面的命令，按照提示操作即可，但是我安装后使用还是有问题。

apt安装命令：

apt-get install mpich

如果需要卸载：

sudo apt-get --purge remove mpich

安装之后可以利用第三部分提供的代码进行测试。

2.安装方案二（利用源码安装）

利用源码安装。

1.确保已经安装了如下软件

gcc --version
g++ --version
cmake --version
gfortran --version

如果没有直接sudo apt-get install xxx安装即可。

如果gfortran安装有问题，可以参考下面的：

sudo apt-get install gfortran
# 如果没有源则按下面更新下，再次安装
# sudo apt-get update

如果上面的命令，无法安装gfortran,则需要，显示：

gfortran : 依赖: gfortran-7 (>= 7.3.0-12~) 但是它将不会被安装 E: 无法修正错误，因为您要求某些软件包保持现状，就是它们破坏了软件包间的依赖关系，

gfortran : 依赖: gfortran-7 (>= 7.3.0-12~) 但是它将不会被安装 
E: 无法修正错误，因为您要求某些软件包保持现状，就是它们破坏了软件包间的依赖关系

这表示有冲突了，所以可以采取如下命令安装,aptitude会提供一套解决冲突的方案，你可以根据提示选择合适方案安装，如果aptitude没有安装的，那么可以按照下面的安装即可：

sudo apt install aptitude
sudo aptitude install gfortran

2.下载源码

命令行下载

wget https://www.mpich.org/static/downloads/3.0/mpich-3.0.tar.gz
# 如果一次下载失败，可以继续执行下面的命令，进行断点续传：
wget -c https://www.mpich.org/static/downloads/3.0/mpich-3.0.tar.gz

手动下载tar.gz

官网：https://www.mpich.org/downloads/

3.解压

sudo tar -zxvf mpich-3.0.tar.gz

4.配置安装路径

下载的压缩包包含的是源码以及编译顺序文件，在linux中需要指定编译程可执行文件的库的位置，即是安装位置（也有安装包会自动指定位置，这些信息在Makefile之类的文件应该有写），后序在环境中配置即是要使用到安装的软件的库路径。（是库路径，不一定是编译结果.o文件的路径，实际编译的文件的路径大多在解压包的build文件夹下。）

解压完后, 进入解压后的文件夹，进行配置(我的配置安装位置为 /home/mpi/mpich3（提前准备好）。如果没有root权限，可以选择用户目录/home/XXX/mpich3)(这个安装路径随自己选的）,将下面命令后面的prefix改成自己想设置的路径后，运行命令即可。

#这里指定安装的路径在这个文件夹中
sudo ./configure -prefix=/home/yangsc/mpich3

如果出现以下错误

configure: error: No Fortran 77 compiler found. If you don't need to  build any Fortran progr

可能就是没有安装gfortran.安装方法看上面的方案二中的第一步。

5.编译和安装

配置完成后，执行编译和安装工作

sudo make
sudo make install

6.添加环境变量

在~/.bashrc 文件的最后添加几个环境变量，使运行时能够自动找到外部库环境；

export MPI_ROOT=/home/yangsc/mpich3
export PATH=$MPI_ROOT/bin:$PATH
export MANPATH=$MPI_ROOT/man:$MANPATH

3.测试

随便找个地方新建一个测试文件，mpi_hello.cpp，代码如下：

#include <iostream>
#include <string.h>
#include <mpi.h>
using namespace std;

const int max_string = 100;

int main ()
{
    int comm_sz=0;
    int my_rank=0;
    char greeting[max_string];
    
    MPI_Init(NULL,NULL);
    MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&my_rank);
    MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&comm_sz);

     if(my_rank!=0){
        sprintf(greeting,"Greetings from process %d of %d!",my_rank,comm_sz);
        MPI_Send(greeting,strlen(greeting),MPI_CHAR,0,0,MPI_COMM_WORLD);
    }
    else{
        cout<<"Greetings from process "<<my_rank<<" of "<<comm_sz<<"!"<<endl;
        for(int i=1;i<comm_sz;i++){
            MPI_Recv(greeting,max_string,MPI_CHAR,i,0,MPI_COMM_WORLD,MPI_STATUS_IGNORE);
            cout<<greeting<<endl;
        }
    }
    
    MPI_Finalize ();
    return 0;
}

然后重新打开terminal，进行编译

mpicxx -g -Wall -o mpi_hello.o mpi_hello.cpp

注意： 如果用root身份运行，会提示不能直接运行，他会提示你要么添加参数，要么换个非root用户身份运行，推荐换个身份运行；此外如果配置上了上面的环境变量依然报错，可以关闭终端，重新打开一个终端运行。

其中：

mpicc         是编译C程序的
mpicxx        是编译C++程序的
-g            允许使用调试器
-Wall         显示警告（W大写）
-o outfile.o  编译出可执行的文件，文件名为outfile.o
-02           告诉编译器对代码进行优化

编译完成后，开始运行，可由-n后面的数字来调节创建进程数。

mpirun -n 4 ./mpi_hello.o

最后得到的结果为，有可能顺序不一样

Greetings from process 0 of 4!
Greetings from process 1 of 4!
Greetings from process 2 of 4!
Greetings from process 3 of 4!

至此,MPI的安装和测试全部完成。

参考文献

[1] [美]Peter S.Pacheco.并行程序设计导论[M].邓倩妮等译注.北京：机械工业出版社，2012.8

[2] 百度百科,
https://baike.baidu.com/item/MPICH/7488372?fr=aladdin

[3]Ubuntu18.10安装MPICH,
https://www.jianshu.com/p/74d30935f277

[4]我的并行计算之路（一）Ubuntu 16.04下的MPI安装,
https://blog.csdn.net/qq_30239975/article/details/77703321

主要参考链接：https://blog.csdn.net/qq_39451578/article/details/107938560