MPI点对点通信函数与通信模式

MPI最基本的通信模式是在一对进程之间进行的消息收发操作：一个进程发送消息，另一个进程接收消息。这种通信方式称为点对点通信(point to point communications)。

MPI提供两大类型的点对点通信函数。第一种类型称为阻塞型(blocking)，第二种类型称为非阻塞型(non blocking)。阻塞型函数需要等待指定操作的实际完成，或至少所涉及的数据已被MPI 系统安全地备份后才返回。如MPI_Send 和MPI_Recv都是阻塞型的。MPI_Send 函数返回时表明数据已经发出或已被MPI系统复制，随后对发送缓冲区的修改不会影响所发送的数据。而MPI_Recv 返回时，则表明数据已经接收到并且可以立即使用。阻塞型函数的操作是非局部的，它的完成可能需要与其他进程进行通信。

非阻塞型函数调用总是立即返回，而实际操作则由MPI 系统在后台进行。非阻塞型函数名MPI_ 前缀之后的第一个字母为“I”，最常用的非阻塞型点对点通信函数包括MPI_Isend 和MPI_Irecv。在调用了一个非阻塞型通信函数后，用户必须随后调用其他函数，如MPI_Wait 或MPI_Test 等，来等待操作完成或查询操作的完成情况。在操作完成之前对相关数据区的操作是不安全的，因为随时可能与正在后台进行的通信发生冲突。非阻塞型函数调用是局部的，因为它的返回不需要与其他进程进行通信。在有些并行系统上，通过非阻塞型函数的使用可以实现计算与通信的重叠进行。

此外，对于点对点消息发送，MPI 提供四种发送模式，这四种发送模式的相应函数具有一样的调用参数，但它们发送消息的方式或对接收方的状态要求不同。

标准模式(standard mode) 由MPI 系统来决定是先将消息拷贝至一个缓冲区然后立即返回(此时消息的发送由MPI 系统在后台进行)，还是等待将数据发送出去后再返回。大部分MPI系统预留了一定大小的缓冲区，当发送的消息长度小于缓冲区大小时会将消息拷贝到缓冲区然后立即返回，否则则当部分或全部消息发送完成后才返回。标准模式发送操作是非局部的，因为它的完成需要与接收方联络。标准模式阻塞型发送函数是MPI_Send。

缓冲模式(buffered mode) MPI 系统将消息拷贝至一个用户提供的缓冲区然后立即返回，消息的发送由MPI 系统在后台进行。用户必须确保所提供的缓冲区足以容下采用缓冲模式发送的消息。缓冲模式发送操作是局部的，因为函数不需要与接收方联络即可立即完成(返回)。缓冲模式阻塞型发送函数为MPI_Bsend。

同步模式(synchronous mode) 在标准模式的基础上要求确认接收方已经开始接收数据后函数调用才返回。显然，同步模式的发送是非局部的。同步模式阻塞型发送函数为MPI_Ssend。

就绪模式(ready mode) 调用就绪模式发送时必须确保接收方已经处于就绪状态(正在等待接收该消息)，否则将产生一个错误。该模式设立的目的是在一些以同步方式工作的并行系统上由于发送时可以假设接收方已经准备好接收而减少一些握手开销。如果一个使用就绪模式的MPI 程序是正确的，则将其中所有就绪模式的消息发送改为标准模式后也应该是正确的。就绪模式阻塞型发送函数为MPI_Rsend。

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