python - mpi4py分散并收集大型numpy数组

我正在尝试使用mpi4py对大型numpy数组进行并行操作。我目前正在使用numpy.array_split将数组分为多个块，然后使用com.scatter将数组发送到不同的内核，然后使用comm.gather收集生成的数组。下面是一个最小的（不可行的）示例：

import numpy as np
from mpi4py import MPI


comm = MPI.COMM_WORLD
size = comm.Get_size()
rank = comm.Get_rank()

if rank == 0:
    test = np.random.rand(411,48,52,40)
    test_chunks = np.array_split(test,size,axis=0)

else:
    test_chunks = None

test_chunk = comm.scatter(test_chunks,root=0)
output_chunk = np.zeros([np.shape(test_chunk)[0],128,128,128])

for i in range(0,np.shape(test_chunk)[0],1):
    print(i)
    output_chunk[i,0:48,0:52,0:40] = test_chunk[i]

outputData = comm.gather(output_chunk,root=0)


if rank == 0:
    outputData = np.concatenate(outputData,axis = 0)

运行它给我错误：

  File "test_4d.py", line 23, in <module>
    outputData = comm.gather(output_chunk,root=0)
  File "Comm.pyx", line 869, in mpi4py.MPI.Comm.gather (src/mpi4py.MPI.c:73266)
  File "pickled.pxi", line 614, in mpi4py.MPI.PyMPI_gather (src/mpi4py.MPI.c:33592)
  File "pickled.pxi", line 146, in mpi4py.MPI._p_Pickle.allocv (src/mpi4py.MPI.c:28517)
  File "pickled.pxi", line 95, in mpi4py.MPI._p_Pickle.alloc (src/mpi4py.MPI.c:27832)
SystemError: Negative size passed to PyString_FromStringAndSize

该错误似乎是由于通过collect收集的numpy数组的大小过大导致的；由于分散和收集将数组作为数组列表发送，因此看起来很容易超过列表大小。我遇到的一个建议是使用comm.Scatter和comm.Gather。但是，我一直在努力寻找这些功能的清晰文档，但到目前为止仍无法成功实现它们。例如：

更换

outputData = comm.gather(output_chunk,root=0)

与线

outputData=comm.Gather(sendbuf[test_chunks,MPI.DOUBLE],recvbuf=output_chunk,MPI.DOUBLE],root=0)

给出错误：

  File "Comm.pyx", line 415, in mpi4py.MPI.Comm.Gather (src/mpi4py.MPI.c:66916)
  File "message.pxi", line 426, in mpi4py.MPI._p_msg_cco.for_gather (src/mpi4py.MPI.c:23559)
  File "message.pxi", line 355, in mpi4py.MPI._p_msg_cco.for_cco_send (src/mpi4py.MPI.c:22959)
  File "message.pxi", line 111, in mpi4py.MPI.message_simple (src/mpi4py.MPI.c:20516)
  File "message.pxi", line 51, in mpi4py.MPI.message_basic (src/mpi4py.MPI.c:19644)
  File "asbuffer.pxi", line 108, in mpi4py.MPI.getbuffer (src/mpi4py.MPI.c:6757)
  File "asbuffer.pxi", line 50, in mpi4py.MPI.PyObject_GetBufferEx (src/mpi4py.MPI.c:6093)
TypeError: expected a readable buffer object

或与行：

outputData = comm.Gather(sendbuf=test_chunks, recvbuf=output_chunk,root=0)

给出错误：

  File "test_4d_2.py", line 24, in <module>
    outputData = comm.Gather(sendbuf=test_chunks, recvbuf=output_chunk,root=0)
  File "Comm.pyx", line 415, in mpi4py.MPI.Comm.Gather (src/mpi4py.MPI.c:66916)
  File "message.pxi", line 426, in mpi4py.MPI._p_msg_cco.for_gather (src/mpi4py.MPI.c:23559)
  File "message.pxi", line 355, in mpi4py.MPI._p_msg_cco.for_cco_send (src/mpi4py.MPI.c:22959)
  File "message.pxi", line 111, in mpi4py.MPI.message_simple (src/mpi4py.MPI.c:20516)
  File "message.pxi", line 60, in mpi4py.MPI.message_basic (src/mpi4py.MPI.c:19747)
TypeError: unhashable type: 'numpy.ndarray'

此外，输入矩阵test的大小也可能增加，这可能导致comm.scatter出现类似的问题。除了comm.Gather已经存在的问题外，我不确定如何设置comm.Scatter，因为recvbuf是根据test_chunk的大小定义的，而comm.scatter是recvbuf的输出，因此我不能在comm.Scatter中指定。

最佳答案

解决方案是使用comm.Scatterv和comm.Gatherv将数据作为一个内存块（而不是一个numpy数组的列表）发送和接收，以解决数据大小问题。 comm.Scatterv和comm.Gatherv假定内存中的C顺序（行优先）数据块，并且有必要指定两个向量，sendcounts和displacements。 Sendcounts给出输入数据分割位置的整数值（索引）（即每个向量的起点要发送到给定的核），而displacements给出该向量的长度。因此，可以改变发送到每个内核的数据量。可以在这里找到更多详细信息：http://materials.jeremybejarano.com/MPIwithPython/collectiveCom.html

此处给出将comm.Scatterv和comm.Gatherv用于2D矩阵的示例：
Along what axis does mpi4py Scatterv function split a numpy array?

关于python - mpi4py分散并收集大型numpy数组，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题：https://stackoverflow.com/questions/36011734/