如何在MPI_Reduce中使用自定义精度？解决精度不被识别问题

问题描述 #

在Fortran中使用MPI_TYPE_CREATE_F90_Real创建自定义双精度类型后，MPI_Reduce调用返回错误结果（0.0），但将MPI类型替换为MPI_DOUBLE时结果正常。另外，点对点通信MPI_Send/Recv可正常使用该自定义类型。

编译命令：

f2py -c --f90exec=mpif90 --fcompiler=gfortran --f90flags="-fopenmp" -lgomp test.f90 -m testsum

Fortran原代码：

Module testsum
implicit none
Contains

subroutine Test(comm, vec, s)
use mpi
implicit none
integer, intent(in) :: comm
integer :: rank, ntask, ierr, stat
Integer, Parameter :: dp = Selected_Real_Kind(15,307)
integer :: I, N
integer, allocatable :: workload(:)
real (kind=dp), intent(in) :: vec(:)
Real (kind=dp), intent(out) :: s
real (kind=dp) :: si
integer :: istart, iend, mpi_dp
call MPI_Comm_size(comm, ntask, ierr)
call MPI_Comm_rank(comm, rank, ierr)
Call MPI_TYPE_CREATE_F90_Real(15, 307, mpi_dp, ierr)
N = size(vec)
Allocate(workload(ntask))
workload = N / ntask
workload(1:mod(N,ntask)) = workload(1:mod(N,ntask)) + 1
istart = sum(workload(1:rank))
iend = istart + workload(rank+1)
si = 0.0_dp
s = 0.0_dp
Do I = istart+1, iend
    si = si + vec(I)
End Do
Call MPI_reduce(si,s,1,MPI_dp,MPI_Sum,0,comm,ierr)
Call MPI_Bcast(s,1,MPI_dp,0,comm,ierr)
Print *, s
end subroutine

End Module

Python调用代码：

from mpi4py import MPI
import numpy as np
import testsum
fcomm = MPI.COMM_WORLD.py2f()
vec = np.ones(80)
s = testsum.testsum.test(fcomm, vec)
print(s)

解决方案 #

问题核心：自定义MPI数据类型必须通过MPI_TYPE_COMMIT提交后，才能用于集体通信操作。点对点通信（如MPI_Send/Recv）对未提交的类型有兼容性，但集体通信（MPI_Reduce、MPI_Bcast等）要求类型必须完成注册。

具体修改步骤：

1. 在MPI_TYPE_CREATE_F90_Real调用后，添加MPI_TYPE_COMMIT完成类型注册
2. 在通信操作完成后，调用MPI_TYPE_FREE释放类型资源（可选，但能避免内存泄漏）

修改后的Fortran关键代码片段：

Call MPI_TYPE_CREATE_F90_Real(15, 307, mpi_dp, ierr)
! 新增：提交自定义MPI类型
Call MPI_TYPE_COMMIT(mpi_dp, ierr)

! ... 原有计算和通信代码 ...

Call MPI_reduce(si,s,1,MPI_dp,MPI_Sum,0,comm,ierr)
Call MPI_Bcast(s,1,MPI_dp,0,comm,ierr)
Print *, s

! 新增：释放自定义MPI类型
Call MPI_TYPE_FREE(mpi_dp, ierr)

额外注意事项 #

• 确保Selected_Real_Kind(15,307)与MPI_TYPE_CREATE_F90_Real的参数（15位精度、307位指数范围）完全匹配，避免类型不兼容
• 确认使用的MPI实现（如OpenMPI、MPICH）支持MPI_TYPE_CREATE_F90_Real接口，主流版本均已支持

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