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纯小白如何在win11环境下运行MPI程序

2022-7-13

行文背景：本文写于22年7月13日(后疫情时代)，win11环境而intel oneAPI 中的HPC toolkit 目前与win11并不完全适配的情况下，在查阅了很多资料(极少量英文资料)要不是年代久远无法保证各部分完全同步更新，要不就是无法完全兼容总是容易出现各种问题，且本站对于类似问题或配置环境中产生问题并没有特别多的讨论，对于完全没有一次运行经验的新手来说过于不友好，故写下此文给新手提供一点帮助，希望大家不再因为环境的配置而头疼很久。

需求：

系统：win11（系统非常重要至少我是在尝试很久intel开发的HPC tookit很久后才发现是win11中修改了win10中的一个net动态链接导致问题）
基础IDE：vsCode（不完全算IDE不过自由度很高给我们提供了很多可选空间）(有很多下载blog这里不过多阐述)
C Compliler：Mingw-w64 (MinGW已经停止更新很久了，与Mingw-w64内置GCC版本差别很大)

MinGW-W64 (安装路径后面会用到)

其他：Micorsoft MPI

1、这里两个包都需要下载，并安装，安装位置自选 (路径后面需要用到)
2、测试。安装后打开cmd，执行 set msmpi，如果能打印出相应路径表示安装成功，如图。

到这里准备工作就结束了。

1、MinGW配置

下载好Mingw-w64后我们需要配置环境变量

找到系统变量的Path这一条,点击编辑

将下载的Mingw-w64文件中bin文件夹的路径加到最后，点击确定。

最后来测试一下配置成功没有。

打开cmd，输入gcc -v如果出现下图的情况则完成配置。

在这里插入图片描述

2、配置vsCode中的c环境

首先下载C/C++插件

在这里插入图片描述

打开一个你喜欢的存放程序的文件夹

在这里插入图片描述

在这个文件夹下新建一个hello.c的文件，并且新建一个.vscod的目录(前面有一个点)，在这个目录下新建三个文件分别命名为c_cpp_properties.json、launch.json、tasks.json 如图

在这里插入图片描述

首先打开c_cpp_properties.json配置文件夹，写入如下配置信息,注意路径要改成自己的MinGW的路径，后面的路径不变


{
    "configurations": [
        {
            "name": "Win32",
            "includePath": [
                "${workspaceRoot}",
                //这里mingw64之前的路径要换成自己安装的路径
                "D:/IDE/MinGW/mingw64/include/**",
                "D:/IDE/MinGW/mingw64/bin/../lib/gcc/x86_64-w64-mingw32/8.1.0/include/c++",
                "D:/IDE/MinGW/mingw64/bin/../lib/gcc/x86_64-w64-mingw32/8.1.0/include/c++/x86_64-w64-mingw32",
                "D:/IDE/MinGW/mingw64/bin/../lib/gcc/x86_64-w64-mingw32/8.1.0/include/c++/backward",
                "D:/IDE/MinGW/mingw64/bin/../lib/gcc/x86_64-w64-mingw32/8.1.0/include",
                "D:/IDE/MinGW/mingw64/bin/../lib/gcc/x86_64-w64-mingw32/8.1.0/include-fixed",
                "D:/IDE/MinGW/mingw64/bin/../lib/gcc/x86_64-w64-mingw32/8.1.0/../../../../x86_64-w64-mingw32/include"
            ],
            "defines": [
                "_DEBUG",
                "UNICODE",
                "__GNUC__=6",
                "__cdecl=__attribute__((__cdecl__))"
            ],
            "intelliSenseMode": "msvc-x64",
            "browse": {
                "limitSymbolsToIncludedHeaders": true,
                "databaseFilename": "",
                "path": [
                    "${workspaceRoot}",
                    //此处路径也要更换
                    "D:/IDE/MinGW/mingw64/include/**",
                    "D:/IDE/MinGW/mingw64/bin/../lib/gcc/x86_64-w64-mingw32/8.1.0/include/c++",
                    "D:/IDE/MinGW/mingw64/bin/../lib/gcc/x86_64-w64-mingw32/8.1.0/include/c++/x86_64-w64-mingw32",
                    "D:/IDE/MinGW/mingw64/bin/../lib/gcc/x86_64-w64-mingw32/8.1.0/include/c++/backward",
                    "D:/IDE/MinGW/mingw64/bin/../lib/gcc/x86_64-w64-mingw32/8.1.0/include",
                    "D:/IDE/MinGW/mingw64/bin/../lib/gcc/x86_64-w64-mingw32/8.1.0/include-fixed",
                    "D:/IDE/MinGW/mingw64/bin/../lib/gcc/x86_64-w64-mingw32/8.1.0/../../../../x86_64-w64-mingw32/include"
                ]
            }
        }
    ],
    "version": 4
}

共有14条语句需要更换Path注意不要漏掉

之后打开launch.json文件，并输入如下配置信息，有两条语句需要更改路径


xxxxxxxxxx
{
    "version": "0.2.0",
    "configurations": [
        {
            "name": "(Windows) Launch",
            "type": "cppvsdbg",
            "request": "launch",
            "program": "cmd",
            "preLaunchTask": "echo",
            "args": [
                "/C",
                "${fileDirname}\\${fileBasenameNoExtension}.exe",
                "&",
                "echo.",
                "&",
                "pause"
            ],
            "stopAtEntry": false,
            "cwd": "${workspaceFolder}",
            "environment": [],
            "externalConsole": true
        },
        {
            "name": "(gdb) Launch",
            "type": "cppdbg",
            "request": "launch",
            "program": "${workspaceFolder}/${fileBasenameNoExtension}.exe",
            "args": [],
            "stopAtEntry": false,
            "cwd": "${workspaceFolder}",
            "environment": [],
            "externalConsole": true,
            "MIMode": "gdb",
            //注意更换路径
            "miDebuggerPath": "D:\\IDE\\MinGW\\mingw64\\bin\\gdb.exe",
            "preLaunchTask": "echo",
            "setupCommands": [
                {
                    "description": "Enable pretty-printing for gdb",
                    "text": "-enable-pretty-printing",
                    "ignoreFailures": true
                }
            ]
        },
        {
            "name": "(gdb) 启动",
            "type": "cppdbg",
            "request": "launch",
            "program": "输入程序名称，例如 ${workspaceFolder}/a.exe",
            "args": [],
            "stopAtEntry": false,
            "cwd": "${fileDirname}",
            "environment": [],
            "externalConsole": false,
            "MIMode": "gdb",
            "miDebuggerPath": "/path/to/gdb",
            "setupCommands": [
                {
                    "description": "为 gdb 启用整齐打印",
                    "text": "-enable-pretty-printing",
                    "ignoreFailures": true
                },
                {
                    "description": "将反汇编风格设置为 Intel",
                    "text": "-gdb-set disassembly-flavor intel",
                    "ignoreFailures": true
                }
            ]
        },
        {
            "name": "(Windows) 启动",
            "type": "cppvsdbg",
            "request": "launch",
            "program": "输入程序名称，例如 ${workspaceFolder}/a.exe",
            "args": [],
            "stopAtEntry": false,
            "cwd": "${fileDirname}",
            "environment": [],
            "console": "externalTerminal"
        },
        {
            "name": "C/C++: gcc.exe 生成和调试活动文件",
            "type": "cppdbg",
            "request": "launch",
            "program": "${fileDirname}\\${fileBasenameNoExtension}.exe",
            "args": [],
            "stopAtEntry": false,
            "cwd": "${fileDirname}",
            "environment": [],
            "externalConsole": false,
            "MIMode": "gdb",
            //这里也要更换路径
            "miDebuggerPath": "D:\\IDE\\MinGW\\mingw64\\bin\\gdb.exe",
            "setupCommands": [
                {
                    "description": "为 gdb 启用整齐打印",
                    "text": "-enable-pretty-printing",
                    "ignoreFailures": true
                },
                {
                    "description": "将反汇编风格设置为 Intel",
                    "text": "-gdb-set disassembly-flavor intel",
                    "ignoreFailures": true
                }
            ],
            "preLaunchTask": "C/C++: gcc.exe 生成活动文件"
        }
    ]
}

最后打开tasks.json文件，同样也有一条语句需要修改路径。


xxxxxxxxxx
{
    "version": "2.0.0",
    "tasks": [
        {
            "label": "echo",
            "type": "shell",
            "command": "gcc",
            "args": [
                "-g",
                "${file}",
                "-o",
                "${fileBasenameNoExtension}.exe",
                "-fexec-charset=GBK"
            ]
        },
        {
            "type": "cppbuild",
            "label": "C/C++: gcc.exe 生成活动文件",
            //记得更改路径
            "command": "D:\\IDE\\MinGW\\mingw64\\bin\\gcc.exe",
            "args": [
                "-fdiagnostics-color=always",
                "-g",
                "${file}",
                "-o",
                "${fileDirname}\\${fileBasenameNoExtension}.exe"
            ],
            "options": {
                "cwd": "${fileDirname}"
            },
            "problemMatcher": [
                "$gcc"
            ],
            "group": "build",
            "detail": "调试器生成的任务。"
        }
    ],
    "presentation": {
        "echo": true,
        "reveal": "always",
        "focus": false,
        "panel": "shared",
        "showReuseMessage": true,
        "clear": false
    }
}

3、配置MPI环境

其实每次运行MPI程序的时候都需要在cmd中运行编译出来的exe程序，但是对于新手，出于便捷考虑这里使用vsCode中的Code Runner插件代替每次编译完后再利用cmd运行的繁琐过程。

首先我们需要下载Code Runner 插件

在扩展中直接搜Code Runner安装
打开 扩展设置，找到Code-runner；Exexutor Map

在这里插入图片描述

点击Code runner Executor Map左边的齿轮，点击将设置复制为JSON文本，然后点击在settings.json中编辑
找到如下内容


xxxxxxxxxx
"c": "cd $dir && gcc $fileName -o $fileNameWithoutExt && $dir$fileNameWithoutExt",
"cpp": "cd $dir && g++ $fileName -o $fileNameWithoutExt && $dir$fileNameWithoutExt",

替换为


xxxxxxxxxx
"c": "cd $dir && gcc $fileName -o $fileNameWithoutExt -fopenmp -l msmpi -L \"D:\\IDE\\MPI\\MPI SDK\\Lib\\x64\" -I \"D:\\IDE\\MPI\\MPI SDK\\Include\" && mpiexec -n 4 $fileNameWithoutExt",
"cpp": "cd $dir && g++ $fileName -o $fileNameWithoutExt -fopenmp -l msmpi -L \"D:\\IDE\\MPI\\MPI SDK\\Lib\\x64\" -I \"D:\\IDE\\MPI\\MPI SDK\\Include\" && mpiexec -n 4 $fileNameWithoutExt",

注意更改路径

4、一点强迫症

此时其实一切都配置好了，但是在#include "mpi.h"下面一直有错误提示，虽然不影响运行，但是很别扭，这是因为在我们的c配置中没有添加mpi的include文件，只要在c_cpp_properties.json 中添加上就行了(记得添加在末尾时要加上逗号分隔符)

在这里插入图片描述

5、最终测试

最后写一个简单的Hello World 测试一下

在这里插入图片描述

这样就配置完成了。

那么这里我们就会发现，只有四条进程在运行，如何改变进程个数呢？

这里就要提到之前说的Code Runner实际上只是帮助你在cmd中利用mpiexec运行编译好的exe文件，所以我们重新回到Code Runner时候的settings.json文件中，找到更改的语句，只要修改这里的数字4就可以改变最后参与运行的进程数。

在这里插入图片描述

6、写在最后

当然如果intel更新了的话，更推荐使用intel 的 oneAPI toolkit 不仅十分智能化一键自动配置环境，还拥有众多包功能强大能应用在很多地方，其代表了intel大统一的成果。

Happy coding !!!

青翼

纯小白如何在win11环境下运行MPI程序

1、MinGW配置

2、配置vsCode中的c环境

3、配置MPI环境

4、一点强迫症

5、最终测试

6、写在最后