• 共有メモリを使う並列計算ならばOpenMPが便利ですが、ワークステーションやスーパーコンピュータとなってくると分散メモリなのでMPIが必須になってきます。
• Intel Compilerとフリーで配布されているOpenMPIを組み合わせてMPI環境を作る方法を紹介します。
• 他にもフリーのMPI実装としてMPICHがありますが、どちらも性能はそんなに変わらないようです。
• OpenMPIとMPICH (Intel Parallel Studio XE に含まれる Intel MPI も同様) を同時に入れるとうまく動作しなくなるので、インストールはどちらか片方にしてください。

• Ubuntu 18.04 LTS

事前にmake, build-essential, gfortranのインストールが必要です。 入っていない場合は以下のようにして入手します。

$ sudo apt install make build-essential gfortran

以下のサイトからダウンロードできます。

• Open MPI: Open Source High Performance Computing

記事執筆時点での最新版は4.0.2です。

ダウンロードしたファイルはホーム・ディレクトリにおいてください。 これを展開します。

$ tar xzvf openmpi-4.0.2.tar.gz
$ cd openmpi-4.0.2

インストール前に、インストール先とコンパイラを指定します。 （注意！下にも書きましたが、2017年以降のIntel C/C++コンパイラではうまくコンパイルできません）

$ ./configure --prefix=/usr/local/openmpi CC=gcc CXX=g++ FC=gfortran

管理者権限を持っていない場合は prefix=/home/username/openmpi などとすればよいでしょう。 そしてコンパイルします。

$ make all
$ sudo make install

~/.bashrcを開いて、ファイルの最後に次の文を付け加えます。

MPIROOT=/usr/local/openmpi
PATH=$MPIROOT/bin:$PATH
LD_LIBRARY_PATH=$MPIROOT/lib:$LD_LIBRARY_PATH
MANPATH=$MPIROOT/share/man:$MANPATH
export MPIROOT PATH LD_LIBRARY_PATH MANPATH

できたら、コンピュータを再起動するか

$ source ~/.bashrc

で再度読み込みます。

$ mpif90 -v
$ mpicc -v

などで、インストールが成功したか確認できます。

コンパイルは、

• Fortranの場合

  $ mpif90 -o test test.f90

• C++の場合

  $ mpicc -o test test.cc

でできます。 コンパイルオプションの付け方はgfortranやgcc, g++のときと同じです。 MPIで実行する場合は

$ mpirun -n 2 test

ここで-nで指定してるのはプロセスの数（並列数）です。

• OpenMPIの並列数は、最大でも物理コア数までにします。
• IntelのCPUだとハイパースレッディングにより論理コアが物理コアの2倍に見えますが、並列数を論理コア数にして計算すると実行速度が著しく低下することがあります。
• 最近のOpenMPIは並列数を物理コア数よりも大きくするとエラーが出るようになりました。

hostfile でホスト名とコア数を列挙したファイル。

$ echo "localhost slots=$(grep processor /proc/cpuinfo | wc -l)" > hostfile

などで作成する。 ユーザ全体に同じホストを利用させたい場合は $MPIROOT/etc/openmpi-default-hostfile を編集する．

実行時は

$ mpirun --hostfile /path/to/hostfile -n 2 test

Ubuntu18.04でIntel C/C++コンパイラを使うと、configureで次のようなエラーが出てしまいます。

$ ./configure --prefix=/usr/local/openmpi CC=icc CXX=icpc F77=ifort FC=ifort

（中略）

============================================================================
== Compiler and preprocessor tests
============================================================================

*** C compiler and preprocessor
checking for gcc... (cached) icc
checking whether we are using the GNU C compiler... (cached) yes
checking whether icc accepts -g... (cached) yes
checking for icc option to accept ISO C89... (cached) none needed
checking whether icc understands -c and -o together... (cached) yes
checking for icc option to accept ISO C99... unsupported
configure: WARNING: Open MPI requires a C99 compiler
configure: error: Aborting.

• http://e-kwsm.hatenablog.com/entry/2015/01/03/140425