fortran - 在 mpi 中使用可分配数组发送派生类型数据时出现 seg 错误

Question

我试图在 mpi 中发送带有可分配数组的派生类型数据，但出现段错误。

program test_type  

 use mpi

 implicit none

 type mytype
  real,allocatable::x(:)
  integer::a
 end type mytype

 type(mytype),allocatable::y(:)
 type(mytype)::z
 integer::n,i,ierr,myid,ntasks,status,request
 integer :: datatype, oldtypes(2), blockcounts(2) 
 integer(KIND=MPI_ADDRESS_KIND) :: offsets(2)

 call mpi_init(ierr)
 call mpi_comm_rank(mpi_comm_world,myid,ierr)
 call mpi_comm_size(mpi_comm_world,ntasks,ierr)

 n=2

 allocate(z%x(n))

 if(myid==0)then
  allocate(y(ntasks-1))
  do i=1,ntasks-1
   allocate(y(i)%x(n))
  enddo
 else
  call random_number(z%x)
  z%a=myid
  write(0,*) "z in process", myid, z%x, z%a
 endif

 call mpi_get_address(z%x,offsets(1),ierr)
 call mpi_get_address(z%a,offsets(2),ierr)
 offsets=offsets-offsets(1)

 oldtypes=(/ mpi_real,mpi_integer /)
 blockcounts=(/ n,1 /)

 write(0,*) "before commit",myid,offsets,blockcounts,oldtypes
 call mpi_type_create_struct(2,blockcounts,offsets,oldtypes,datatype,ierr) 
 call mpi_type_commit(datatype, ierr)
 write(0,*) "after commit",myid,datatype, ierr

 if(myid==0) then   
  do i=1,ntasks-1 
   call mpi_irecv(y(i),1,datatype,1,0,mpi_comm_world,request,ierr) 
   write(0,*) "received", y(i)%x,y(i)%a
  enddo
 else
  call mpi_isend(z,1,datatype,0,0,mpi_comm_world,request,ierr) 
  write(0,*) "sent"
  write(0,*) myid, z%x, z%a
 end if

 call mpi_finalize(ierr)

end program

这是我用 2 个进程打印出来的结果:

before commit           0                     0             -14898056
           2           1          13           7
 after commit           0          73           0
 z in process           1  3.9208680E-07  2.5480442E-02           1
 before commit           1                     0            -491689432
           2           1          13           7
 after commit           1          73           0
 received  0.0000000E+00  0.0000000E+00           0
forrtl: severe (174): SIGSEGV, segmentation fault occurred

它似乎得到了负地址偏移。请帮忙。谢谢。

Answer 1

此代码存在多个问题。

大多数 Fortran 编译器的可分配数组就像 C/C++ 中的指针:数组名称后面的实际对象是保存指向已分配数据的指针的东西。该数据通常分配在堆上，并且可能位于进程的虚拟地址空间中的任何位置，这解释了负偏移量。顺便说一句，负偏移量在 MPI 数据类型中是完全可以接受的(这就是为什么 MPI_ADDRESS_KIND 指定有符号整数类型)，所以这里没有什么大问题。

更大的问题是动态分配的东西之间的偏移量通常随着每次分配而变化。您可以检查一下:

ADDR(y(1)%x) - ADDR(y(1)%a)

与

完全不同

ADDR(y(i)%x) - ADDR(y(i)%a), for i = 2..ntasks-1

(这里的ADDR只是MPI_GET_ADDRESS返回的对象地址的简写符号)

即使偏移量与 i 的某些值匹配，这也更多是巧合而不是规则。

这会导致以下结果:使用 z 变量的偏移量构造的类型不能用于发送 y 数组的元素。要解决此问题，只需删除 mytype%x 的可分配属性(如果可能的话)(例如，如果提前知道 n)。

另一个适合 ntasks 小值的选项是定义与 y 数组元素数量一样多的 MPI 数据类型。然后使用基于y(i)%x和y(i)%a的偏移量的datatype(i)来发送y(i)。

一个更严重的问题是，您正在使用非阻塞 MPI 操作，并且在访问数据缓冲区之前永远不会等待它们完成。此代码根本无法工作:

do i=1,ntasks-1 
 call mpi_irecv(y(i),1,datatype,1,0,mpi_comm_world,request,ierr) 
 write(0,*) "received", y(i)%x,y(i)%a
enddo

调用MPI_IRECV启动异步接收操作。当执行 WRITE 运算符时，该操作可能仍在进行中，因此正在访问完全随机的数据(某些内存分配器实际上可能在 Debug模式下将数据归零)。在 MPI_ISEND 和 WRITE 调用之间插入对 MPI_WAIT 的调用，或者使用阻塞接收 MPI_RECV。

使用非阻塞发送调用MPI_ISEND也存在类似的问题。由于您从不等待请求的完成或对其进行测试，因此允许 MPI 库无限期地推迟操作的实际进度，并且发送可能永远不会真正发生。同样，由于在您的情况下绝对没有理由使用非阻塞发送，因此请将 MPI_ISEND 替换为 MPI_SEND。

最后但并非最不重要的一点是，等级 0 只接收来自等级 1 的消息:

call mpi_irecv(y(i),1,datatype,1,0,mpi_comm_world,request,ierr)
                              ^^^

同时，所有其他进程都发送到排名 0。因此，您的程序只有在与两个 MPI 进程一起运行时才能工作。您可能需要将接收调用中带下划线的 1 替换为 i。