为何MPI_Comm_split函数无法将进程拆分为不同子通信器？

问题场景 #

在Windows系统中使用MSMPI运行一段MPI代码，意图通过MPI_Comm_split将4个进程按奇偶分为两个子通信器（进程0、2为一组，进程1、3为一组），但输出显示所有进程所属子通信器的句柄值均为84000000，误以为未成功拆分，求原因。

原代码 #

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <mpi.h>
//Please run this program with 4 processes
int main(int argc, char* argv[])
{
    MPI_Init(&argc, &argv);
    // Check that 4 MPI processes are used
    int comm_size;
    MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &comm_size);
    if (comm_size != 4)
    {
        printf("This application is meant to be run with 4 MPI processes, not %d.\n", comm_size);
        MPI_Abort(MPI_COMM_WORLD, EXIT_FAILURE);
    }
    // Get my rank in the global communicator
    int my_rank;
    MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &my_rank);
    // Determine the colour and key based on whether my rank is even.
    int colour;
    int key;
    if (my_rank % 2 == 0)
    {
        colour = 0;
        key = my_rank;
    }
    else
    {
        colour = 1;
        key = comm_size - my_rank;
    }
    // Split the global communicator
    MPI_Comm new_comm;
    MPI_Comm_split(MPI_COMM_WORLD, colour, key, &new_comm);
    // Get my rank in the new communicator
    int my_new_comm_rank;
    MPI_Comm_rank(new_comm, &my_new_comm_rank);
    // Print my new rank and new communicator
    printf("I am process %d and I belong to %x\n", my_rank, new_comm);
    MPI_Finalize();
    return EXIT_SUCCESS;
}

程序输出 #

I am process 3 and I belong to 84000000
I am process 1 and I belong to 84000000
I am process 2 and I belong to 84000000
I am process 0 and I belong to 84000000

原因分析 #

你误解了MPI_Comm类型变量的意义：

• MPI_Comm是MPI库定义的抽象句柄，不是内存地址。在MSMPI实现中，不同进程里对应同一逻辑子通信器的句柄值完全可能相同，这是正常的实现行为，不代表通信器没有拆分成功。
• 你的代码逻辑本身没有问题，MPI_Comm_split已经成功将进程按奇偶分成了两个子通信器，只是你用来验证的方式不对。

验证拆分成功的方法 #

要确认通信器是否拆分成功，应该打印每个进程在子通信器内的秩和子通信器的大小，而不是句柄值。修改代码的打印部分：

// 获取子通信器的大小
int new_comm_size;
MPI_Comm_size(new_comm, &new_comm_size);
// 打印验证信息
printf("全局进程%d | 子通信器句柄%x | 子通信器内秩%d | 子通信器大小%d\n", 
       my_rank, new_comm, my_new_comm_rank, new_comm_size);

修改后的输出会类似：

全局进程3 | 子通信器句柄84000000 | 子通信器内秩0 | 子通信器大小2
全局进程1 | 子通信器句柄84000000 | 子通信器内秩1 | 子通信器大小2
全局进程2 | 子通信器句柄84000000 | 子通信器内秩1 | 子通信器大小2
全局进程0 | 子通信器句柄84000000 | 子通信器内秩0 | 子通信器大小2

从输出可以看到：

• 进程0、2的子通信器大小为2，内部秩分别是0和1，属于同一组；
• 进程1、3的子通信器大小为2，内部秩分别是1和0，属于另一组；
• 这说明MPI_Comm_split已经成功完成了拆分。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user19470144