MPI Hello World 实战

摘要：不写理论，直接跑。用 20 行 hello.c 把 MPI 的"编译 → 单机多进程 → 多机"完整链路走一遍，并解读输出里的 rank 与 processor_name，为后续 MPI 编程打好基础。

1. 源码：hello.c

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

int main(int argc, char* argv[])
{
    MPI_Init(NULL, NULL);

    int world_size;
    MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &world_size);

    int world_rank;
    MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &world_rank);

    char processor_name[MPI_MAX_PROCESSOR_NAME];
    int name_len;
    MPI_Get_processor_name(processor_name, &name_len);

    printf("Hello World from processor %s, rank %d"
           " out of %d processor\n",
           processor_name, world_rank, world_size);

    MPI_Finalize();
}

涉及的 5 个 MPI 调用就是 MPI 程序的骨架：MPI_Init（初始化）、MPI_Comm_size（总进程数）、MPI_Comm_rank（本进程编号）、MPI_Get_processor_name（所在主机）、MPI_Finalize（收尾）。

2. 编译

source /opt/intel2021/oneapi/setvars.sh intel64 --force
mpicc -o hello hello.c

成功无输出。生成可执行文件 hello。

3. 单机多进程运行

mpirun -np 5 ./hello

输出示例（5 个进程跑在同一台机器上）：

Hello World from processor node-01, rank 0 out of 5 processor
Hello World from processor node-01, rank 1 out of 5 processor
Hello World from processor node-01, rank 2 out of 5 processor
Hello World from processor node-01, rank 3 out of 5 processor
Hello World from processor node-01, rank 4 out of 5 processor

解读：rank 是进程编号（0~N-1），processor_name 是运行该进程的主机名。单机时 5 个 rank 都在 node-01 上，说明 MPI 在本机进程间通信正常。

4. 多机运行

4.1 准备 hostfile（机器文件）

# hostfile 内容：每行一个节点
node-01
node-02
node-03

4.2 运行（以太网环境）

mpirun -genv I_MPI_FABRICS shm:ofi -genv FI_PROVIDER tcp -machinefile hostfile -np 6 ./hello

输出示例：

Hello World from processor node-01, rank 0 out of 6 processor
Hello World from processor node-01, rank 1 out of 6 processor
Hello World from processor node-02, rank 2 out of 6 processor
Hello World from processor node-02, rank 3 out of 6 processor
Hello World from processor node-03, rank 4 out of 6 processor
Hello World from processor node-03, rank 5 out of 6 processor

解读：6 个进程分布到 3 个节点（每节点 2 个）。processor_name 各不相同，说明跨节点通信已经打通。

4.3 参数说明

参数	作用
-np N	总进程数
-machinefile / -f	节点列表文件
-hostfile	同 machinefile（Intel MPI 兼容）
-perhost n	每节点进程数上限
-genv I_MPI_FABRICS shm:ofi	使用共享内存 + libfabric 传输
-genv FI_PROVIDER tcp	以太网 fabric（InfiniBand 环境改用 mlx）

网络 fabric 速选

• 以太网：-genv I_MPI_FABRICS shm:ofi -genv FI_PROVIDER tcp
• InfiniBand：-genv I_MPI_FABRICS shm:ofi -genv FI_PROVIDER mlx
• 写进运行脚本最省事，避免每次手输

5. 常见问题

现象	原因	处理
mpirun: command not found	未加载 oneAPI	source setvars.sh
Unable to reach the host	SSH 免密未配 / 节点名解析失败	检查 ssh node-02、hostfile 用 IP
卡住不输出	进程数 > 可用核数或 fabric 选错	检查 -np 与核数、改 FI_PROVIDER

6. 小结

跑通 hello world 意味着：

• ✅ MPI 编译链正常
• ✅ 单机多进程通信正常
• ✅ 多机跨节点通信正常

下一步把这些进程组织起来真正并行计算，见 MPI 编程实战：从通信到归约。