10.1. 快速入门：启动MPI应用程序

尽管本节省略了许多细节，但它提供的示例很可能适用于多种环境。

警告

请注意，本节为“快速入门”——其目的并非详尽无遗，也不涵盖如何在所有支持的环境中构建Open MPI。因此，以下示例在您的实际环境中可能无法完全按所示方式运行。

如有必要，请查阅本章其他部分以获取更多详细信息。

10.1.1. 使用 mpirun 启动应用程序

Open MPI 同时支持 mpirun(1) 和 mpiexec(1)（两者完全等效）来 启动 MPI 应用程序。例如：

shell$ mpirun -n 2 mpi-hello-world
# or
shell$ mpiexec -n 2 mpi-hello-world
# or
shell$ mpiexec -n 1 mpi-hello-world : -n 1 mpi-hello-world

都是等效的。为简洁起见，本文档后续内容将统一使用mpirun。

10.1.1.1. 其他 mpirun 选项

mpirun 支持 --help 选项，该选项会显示使用说明及其支持选项的摘要。这应被视为提供选项的权威列表。

几个值得注意的选项包括：

  • --hostfile: 为需要指定启动并行应用程序的主机的启动器（如rsh启动器）指定主机文件。注意，为了与其他MPI实现兼容，–machinefile是--hostfile的同义词。

  • --host: 指定运行的主机或主机列表（详情请参阅此FAQ条目）。

  • -n: 指定要启动的进程数量。

  • --mca: 设置MCA参数（详见如何设置MCA参数获取更多详情）。

  • --wdir DIRECTORY: 设置启动应用程序的工作目录。如果未指定，则默认使用当前工作目录（如果当前工作目录在所有节点上不存在，则使用$HOME）。

  • -x ENV_VARIABLE_NAME: 要导出到并行应用程序的环境变量名称。-x选项可以多次指定，以向并行应用程序导出多个环境变量。

请注意，mpirun(1)命令支持大量选项。务必查阅mpirun(1)手册页以获取更多信息。

10.1.2. 单机启动

在单台笔记本电脑或工作站上开发MPI应用是很常见的。在这种简单的"单程序多数据(SPMD)"场景中，使用mpirun(1)并通过-n选项指定要启动的MPI进程数量：

shell$ mpirun -n 6 mpi-hello-world
Hello world, I am 0 of 6 (running on my-laptop))
Hello world, I am 1 of 6 (running on my-laptop)
...
Hello world, I am 5 of 6 (running on my-laptop)

这将启动一个六进程并行应用程序，运行六个名为mpi-hello-world的可执行文件副本。

如果不指定-n选项，mpirun(1)默认会启动与机器处理器核心数(不包括超线程)相同的MPI进程。

10.1.3. 在非调度环境中启动（通过ssh）

通常，Open MPI需要满足以下条件才能启动和运行MPI应用程序：

  1. 您必须能够以非交互方式登录远程节点（例如，无需输入密码或口令）。

  2. Open MPI的可执行文件必须能被找到（例如，在您的PATH环境变量中）。

  3. 必须能够找到Open MPI的库文件（例如，在您的LD_LIBRARY_PATH环境变量中）。

mpirun(1) 接受一个 --hostfile 选项（及其同义词 --machinefile 选项），用于指定一个每行包含一个主机名的hostfile：

shell$ cat my-hostfile.txt
node1.example.com
node2.example.com
node3.example.com slots=2
node4.example.com slots=10

可选的slots属性告知Open MPI该节点可分配的最大进程数。如果未提供slots参数，Open MPI默认会使用该节点上的处理器核心数（不包括超线程）。

假设my-hostfile.txt中的4个节点每个都有16个核心：

shell$ mpirun --hostfile my-hostfile.txt mpi-hello-world
Hello world, I am 0 of 44 (running on node1.example.com)
Hello world, I am 1 of 44 (running on node1.example.com)
...
Hello world, I am 15 of 44 (running on node1.example.com)
Hello world, I am 16 of 44 (running on node2.example.com)
Hello world, I am 17 of 44 (running on node2.example.com)
...
Hello world, I am 31 of 44 (running on node2.example.com)
Hello world, I am 32 of 44 (running on node3.example.com)
Hello world, I am 33 of 44 (running on node3.example.com)
Hello world, I am 34 of 44 (running on node4.example.com)
...
Hello world, I am 43 of 44 (running on node4.example.com)

您可以查看Open MPI在每个节点上启动的进程数量明细：

  • 节点1：16，因为未指定slots

  • 节点2：16，因为未指定slots参数

  • 节点3：2，因为指定了slots=2

  • 节点2：10，因为指定了slots=10

但请注意，并非所有环境都需要主机文件。例如，Open MPI在批处理/调度环境（如Slurm、PBS/Torque、SGE、LoadLeveler）中运行时能自动检测，并会使用这些系统提供的主机信息。

还需注意的是，如果使用需要主机文件（hostfile）的启动器但未指定主机文件，则所有进程都将在本地主机上启动。

10.1.4. 在调度环境中启动

在调度环境中（例如Slurm作业、PBS/Pro、LSF或其他任何调度系统），用户会告知调度器需要启动多少个MPI进程，而调度器则决定使用哪些主机。随后，调度器会将这两部分信息（进程数量和要使用的主机）传递给Open MPI。

在调度环境中启动有两种方式。从名义上看，它们都能实现相同的目标：启动MPI进程。这两种方法对用户而言的主要区别在于，mpirun(1)比调度器直接启动器提供了更多功能特性。

10.1.4.1. 使用Open MPI的mpirun(1)

注意

从技术上讲，Open MPI的mpirun(1)是PRRTE prun的一个薄封装层。因此，这里描述的大部分功能实际上都是关于prun的。不过为了简单起见，本文档将统一使用mpirun的术语来描述所有内容。

在计划任务环境中使用功能齐全的mpirun(1)时，无需指定主机文件或要启动的MPI进程数量。mpirun(1)将直接从调度器获取这些信息。因此，如果您想启动一个完全"填满"计划分配的MPI作业(即计划分配中的每个槽位对应一个MPI进程)，您只需：

# Write a script that runs your MPI application
shell$ cat my-slurm-script.sh
#!/bin/sh
# There is no need to specify -n or --hostfile because that
# information will automatically be provided by Slurm.
mpirun mpi-hello-world

然后你将my-slurm-script.sh脚本提交给Slurm执行：

# Use -n to indicate how many MPI processes you want to run.
# Slurm will pick the specific hosts which will be used.
shell$ sbatch -n 40 my-slurm-script.sh
Submitted batch job 1234
shell$

Slurm作业1234完成后，您可以查看输出文件了解执行情况：

shell$ cat slurm-1234.out
Hello world, I am 0 of 40 (running on node37.example.com)
Hello world, I am 1 of 40 (running on node37.example.com)
Hello world, I am 2 of 40 (running on node37.example.com)
...
Hello world, I am 39 of 40 (running on node19.example.com)

请注意，Slurm调度器选择了运行进程的主机。

上述示例表明，仅调用mpirun mpi-hello-world——不添加其他命令行选项——即可从调度器获取要运行的进程数量和使用的主机信息。

mpirun(1) 拥有许多本快速入门章节未提及的功能。例如，虽然在调度环境中不常见，但您可以使用 -n 和/或 --hostfile 在整个调度分配的子集中启动。更多详情请参阅 mpirun(1) 手册页。

10.1.4.2. 使用调度器进行"直接启动"（无需mpirun(1)）

某些调度器（如Slurm）具备"直接启动"MPI进程的能力，无需使用Open MPI的mpirun(1)。例如：

shell$ srun -n 40 mpi-hello-world
Hello world, I am 0 of 40 (running on node14.example.com)
Hello world, I am 1 of 40 (running on node14.example.com)
Hello world, I am 2 of 40 (running on node14.example.com)
...
Hello world, I am 39 of 40 (running on node203.example.com)
shell$

与前面的例子类似，这个例子启动了40份mpi-hello-world，但它是通过Slurm的srun命令完成的，而没有使用mpirun(1)。