MPIの設定

この節では，Message Passing Interface (MPI) をインストールします． MPIは並列分散計算のためのソフトウェアで，複数のコンピュータ上で並列に実行されるプログラムが協調動作することを可能にします．

MPIには様々な実装が存在しますが，今回はオープンソースであり，広く使用されている Open MPIを採用します． SSHとNFSが動作の前提となるので，これらが正しく設定できていることを確認しておいてください．

設定

まず，Open MPIを各ノードでインストールします．

$ sudo apt install openmpi-bin libopenmpi-dev

次に，hostファイルをマスタノードで作成します．Hostファイルは，クラスタを構成するコンピュータのアドレスをMPIに教えてあげるためのものです．次の内容のテキストファイルを， /opt/nfs/hostsという名前で作成してください．

sd-narakita01.naist.jp
sd-narakita02.naist.jp
sd-narakita03.naist.jp
sd-narakita04.naist.jp

動作確認

簡単なMPIプログラムを実行し，MPIが正しく動作することを確認しましょう． 以下の操作は全てマスタ上で行います．

下記のソースコードを/opt/nfs/hello.cというファイル名で作成してください． (MPI Tutorialより抜粋)

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

int main(int argc, char** argv) {
    // MPIを初期化
    MPI_Init(NULL, NULL);

    // 全プロセス数 (≒クラスタ内のコア数) を取得
    int world_size;
    MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &world_size);

    // このプロセスのランク (プロセスID) を取得
    int world_rank;
    MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &world_rank);

    // このノードのホスト名を取得
    char processor_name[MPI_MAX_PROCESSOR_NAME];
    int name_len;
    MPI_Get_processor_name(processor_name, &name_len);

    // Hello worldを出力
    printf("Hello world from processor %s, rank %d out of %d processors\n",
           processor_name, world_rank, world_size);

    // MPIを終了
    MPI_Finalize();
}

次に，hello.cをMPI用コンパイラでコンパイルし，実行可能ファイルを作成します．

$ cd /opt/nfs
$ mpicc -o hello hello.c

MPIプログラム用ランチャでプログラムを起動します．下記のように出力されれば成功です．(表示は順不同です)

$ mpirun --hostfile hosts ./hello
Hello world from processor sd-narakita01, rank 2 out of 16 processors
Hello world from processor sd-narakita01, rank 0 out of 16 processors
Hello world from processor sd-narakita01, rank 3 out of 16 processors
Hello world from processor sd-narakita04, rank 14 out of 16 processors
Hello world from processor sd-narakita04, rank 12 out of 16 processors
Hello world from processor sd-narakita03, rank 8 out of 16 processors
Hello world from processor sd-narakita04, rank 15 out of 16 processors
Hello world from processor sd-narakita03, rank 9 out of 16 processors
Hello world from processor sd-narakita02, rank 7 out of 16 processors
Hello world from processor sd-narakita03, rank 10 out of 16 processors
Hello world from processor sd-narakita02, rank 5 out of 16 processors
Hello world from processor sd-narakita04, rank 13 out of 16 processors
Hello world from processor sd-narakita03, rank 11 out of 16 processors
Hello world from processor sd-narakita02, rank 6 out of 16 processors
Hello world from processor sd-narakita01, rank 1 out of 16 processors
Hello world from processor sd-narakita02, rank 4 out of 16 processors

この出力を見ると，

sd-narakita01からsd-narakita04までの4ノード上でプロセスが起動している
ランク0から15までの計16プロセスが起動している
ランク0から3までの4プロセスがsd-narakita01で，ランク1から5が sd-narakita02で，…という風に，1ノードあたり4プロセスずつ起動している

などがわかります．

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