问题描述
我一直在尝试从 armadillo cpp 库中序列化稀疏矩阵。我正在做一些大规模的数值计算,其中数据存储在一个稀疏矩阵中,我想使用 mpi(Boost implementation) 收集这些矩阵,并对来自不同节点的矩阵求和。我现在遇到的问题是如何将稀疏矩阵从一个节点发送到其他节点。 Boost 建议发送用户定义的对象(在本例中为 SpMat
)需要序列化。
Boost 的 documentation 提供了一个关于如何序列化用户定义类型的好教程,我可以序列化一些基本类。现在,犰狳的 SpMat 类对我来说非常复杂,难以理解和序列化。
我遇到了几个问题,他们的回答非常优雅
-
This answer by Ryan Curtin,Armadillo 的合著者和 mlpack 的作者展示了一种非常优雅的方式来序列化
Mat
类。 - This answer by sehe 展示了一种非常简单的序列化稀疏矩阵的方法。
使用第一个我可以mpi::send
一个 Mat 类到通信器中的另一个节点,但使用后者我不能mpi::send
。
这是改编自第二个链接答案
#include <iostream>
#include <boost/serialization/complex.hpp>
#include <boost/serialization/split_member.hpp>
#include <fstream>
#include <boost/archive/binary_oarchive.hpp>
#include <boost/archive/binary_iarchive.hpp>
#include <armadillo>
#include <boost/mpi.hpp>
namespace mpi = boost::mpi;
using namespace std;
using namespace arma;
namespace boost {
namespace serialization {
template<class Archive>
void save(Archive & ar,const arma::sp_mat &t,unsigned) {
ar & t.n_rows;
ar & t.n_cols;
for (auto it = t.begin(); it != t.end(); ++it) {
ar & it.row() & it.col() & *it;
}
}
template<class Archive>
void load(Archive & ar,arma::sp_mat &t,unsigned) {
uint64_t r,c;
ar & r;
ar & c;
t.set_size(r,c);
for (auto it = t.begin(); it != t.end(); ++it) {
double v;
ar & r & c & v;
t(r,c) = v;
}
}
}}
BOOST_SERIALIZATION_SPLIT_FREE(arma::sp_mat)
int main(int argc,char *argv[])
{
mpi::environment env(argc,argv);
mpi::communicator world;
arma::mat C(3,3,arma::fill::randu);
C(1,1) = 0; //example so that a few of the components are u
C(1,2) = 0;
C(0,0) = 0;
C(2,1) = 0;
C(2,0) = 0;
sp_mat A;
if(world.rank() == 0)
{
A = arma::sp_mat(C);
}
broadcast(world,A,0);
if(world.rank() ==1 ) cout << A << endl;
return 0;
}
我是这样编译的
$ mpicxx -L ~/boost_1_73_0/stage/lib -lboost_mpi -lboost_serialization -I ~/armadillo-9.900.1/include -DARMA_DONT_USE_WRAPPER -lblas -llapack serialize_arma_spmat.cpp -o serialize_arma_spmat
$ mpirun -np 2 serialize_arma_spmat
[matrix size: 3x3; n_nonzero: 0; density: 0%]
作为进程号。 2 没有打印预期的 A
矩阵。所以广播不起作用。
我无法尝试以 Ryan 的答案为基础,因为我无法理解 Armadillo 中“SpMat_Meat.hpp”中的稀疏矩阵实现,这与 Mat
类非常不同。
如何序列化boost
中的稀疏矩阵,使其可以在boost::mpi
中使用?
解决方法
我不想这么说,但那个 sehe 人的回答是有缺陷的。感谢您找到它。
问题在于它在序列化期间没有存储非零单元格的数量。哎呀。我不知道我在测试时怎么忽略了这一点。
(看起来我有好几个版本,而且一定是修补了一个实际上没有经过正确测试的 Frankenversion)。
我还进行了一个测试,矩阵被清除(这样如果你反序列化为一个具有正确形状但不为空的实例,你最终不会得到新旧数据的混合。)
>已修复
#include <armadillo>
#include <boost/archive/binary_iarchive.hpp>
#include <boost/archive/binary_oarchive.hpp>
#include <boost/serialization/split_member.hpp>
#include <fstream>
#include <iostream>
BOOST_SERIALIZATION_SPLIT_FREE(arma::sp_mat)
namespace boost { namespace serialization {
template<class Archive>
void save(Archive & ar,const arma::sp_mat &t,unsigned) {
ar & t.n_rows & t.n_cols & t.n_nonzero;
for (auto it = t.begin(); it != t.end(); ++it) {
ar & it.row() & it.col() & *it;
}
}
template<class Archive>
void load(Archive & ar,arma::sp_mat &t,unsigned) {
uint64_t r,c,nz;
ar & r & c & nz;
t.zeros(r,c);
while (nz--) {
double v;
ar & r & c & v;
t(r,c) = v;
}
}
}} // namespace boost::serialization
int main() {
arma::mat C(3,3,arma::fill::randu);
C(0,0) = 0;
C(1,1) = 0; // example so that a few of the components are u
C(1,2) = 0;
C(2,0) = 0;
C(2,1) = 0;
{
arma::sp_mat const A = arma::sp_mat(C);
assert(A.n_nonzero == 4);
A.print("A: ");
std::ofstream outputStream("bin.dat",std::ios::binary);
boost::archive::binary_oarchive oa(outputStream);
oa& A;
}
{
std::ifstream inputStream("bin.dat",std::ios::binary);
boost::archive::binary_iarchive ia(inputStream);
arma::sp_mat B(3,3);
B(0,0) = 77; // some old data should be cleared
ia& B;
B.print("B: ");
}
}
现在可以正确打印
A:
[matrix size: 3x3; n_nonzero: 4; density: 44.44%]
(1,0) 0.2505
(0,1) 0.9467
(0,2) 0.2513
(2,2) 0.5206
B:
[matrix size: 3x3; n_nonzero: 4; density: 44.44%]
(1,2) 0.5206