MPI群集通信中的多对多通信在并行计算中有着大量而且重要的应用,例如在FFT和矩阵的运算中。多对多通信性能的优劣对于并行计算的性能有着很大的影响。随着机群系统广泛应用于并行计算中,更多的进程参与到计算中,仅利用点到点通信函数来完成复杂的通信操作,会增大并行程序编写的难度。群集通信解决了并行程序的编写问题,并且群集通信自身的性能也成为了关注的对象。群集通信分为一对多,多对一和多对多三种类型。相对于前两种,多对多通信有着多种通信模式,且不同模式对性能的影响有着很大的差异。选择更优的通信模式对于多对多通信性能非常重要。本文首先建立一个简单的基于TCP/IP协议的全互联模型,然后对通信中的多个参数进行分析,再通过增广Petri网模拟MPICH提供的几种多对多通信算法。最后,针对中等长度消息的多对多通信算法,提出新的MPI_Allgather全收集算法和MPI_Alltoall全互换算法。算法分析和实验结果表明,除了已有的三个主要通信因素:通信次数;通信距离(通信局部性);通信消息长度外,还应该考虑进程间通信的相互影响。MPICH中的多对多算法各有其优缺点,大致可归为如下两类:具有较好的通信局部性,但是消息传递次数较多;消息传递次数较少,但是通信局部性较差。本文提出的新算法试图结合这两类算法的优势,使它们在中等长度的情况下性能表现较好。