什么是MPI

MPI，全称Message Passing Interface，中文名为“消息传递接口”，是一种用于编写高性能并行计算程序的跨平台通信协议。它定义了多进程并行计算中不同进程之间通信的标准，包括点对点通信、广播、归约等操作，支持大规模并行计算的高性能、可移植性以及灵活性。在高性能计算领域，MPI充当了统一不同进程间数据交换标准的角色，类似于人类沟通中的“普通话”，确保了不同计算机或处理器之间的高效协作。

快速安装OpenMPI

环境需求

资源规格：32核64GB 2台 （节点名为node1和node2）

部署环境：Ubuntu20.04

计算应用：通过Openmpi编译的VASP

安装步骤

node1和node2节点同时执行:

1.安装OpenMPI依赖库

apt-get update
apt-get install build-essential gfortran libopenblas-dev libopenmpi-dev libscalapack-openmpi-dev libfftw3-dev libhdf5-openmpi-dev

2.安装SSH服务

 apt-get install ssh

3.设置SSH免密登录，生成SSH公钥和密钥并复制到另一个节点上

ssh-keygen -t rsa
ssh-copy-id -i node1或2

4.取消SSH登录公钥检查

 echo "StrictHostKeyChecking no \nUserKnownHostsFile /dev/null" >> /etc/ssh/ssh_config

5.启动SSH服务

service ssh start

6.测试免密是否成功

ssh root@node2

通过Mpirun运行并行计算作业

1.设置环境变量

export OMP_NUM_THREADS=1
export OMPI_ALLOW_RUN_AS_ROOT=1
export OMPI_ALLOW_RUN_AS_ROOT_CONFIRM=1

2.执行mpirun

mpirun -np 48 --map-by ppr:24:node --host node1,node2 /vasp/bin/vasp_gam

-np 代表任务总进程数

--map-by ppr:24:node 代表每个节点24个进程

--host 代表作业运行的节点列表

统计不同参数下的作业执行时间

从下图的对比中可以发现，作业运行时间随着核数增加减少。

而作业总核心数相同时，两节点会比单节点时间消耗略微增加，但也还在合理范围中，表明Openmpi在多机并行计算时效率还是比较可观的。

总结

在小规模集群中Openmpi的上手还是比较简单的，只需要配置SSH免密登录、节点列表、每个节点部署相同的环境，即可运行并行计算作业。在测试中也展示出了比较高的并行计算效率。

但是在大规模超算作业中，各方面的因素对作业并行计算效率都会有显著的影响，比如单机性能、存储性能、网络延迟和吞吐量等。通过使用天翼云的批量计算可以快速发布超算作业，用户无需关心底层资源和框架配置，一键发布高性能超算作业，大大减少了用户的使用成本。