openMP - 需要原子或缩减子句

Question

我正在使用 openMP 来并行化一些语句。我正在使用 parallel for 构造。并行化的 for 循环如下所示：

double solverFunction::apply(double* parameters_ , Model* varModel_)  
{
     double functionEvaluation = 0;
     Command* command_ = 0;
     Model* model_ = 0;

     #pragma omp parallel for  shared (functionEvaluation) private (model_,command_)
     for (int i=rowStart;i<rowEnd+1;i++)
     {
         model_ = new Model(varModel_);
         model_->addVariable("i", i);
         model_->addVariable("j", 1);
         command_ = formulaCommand->duplicate(model_);
         functionEvaluation += command_->execute().toDouble();
     }
}

平均而言工作正常。执行时间显着减少，结果符合预期。但是，有时，特别是对于大问题（i 上的大量迭代，复制构造函数调用中要复制的大量数据

 model_ = new Model(varModel_);

，其他人？），它崩溃了。调用堆栈以 qAtomicBasic（它是用 C++/Qt 编写的程序）、QHash 等类结束，我知道它会因为内存中的并发读/写访问而崩溃。

但是，model_ 和 command_ 是私有的，因此每个线程处理每个线程的副本。在变量 model_ 中，我复制了 varModel_，以便线程不会更改传入参数的指针。同样，command_ 是成员变量 formulaCommand 的副本（duplicate 大致是一个复制构造函数）。

我发现的代码中可能存在的缺陷是

• functionEvaluation 可以被多个线程同时修改

• 语句中的复制构造函数

  model_ = new Model(varModel_);

读取内存中 varModel_ 的成员以构造新的 (model_) 实例。对 varModel_ 数据成员的并发访问可能会发生，尽管这不是要在此处更改它们的值，而只是读取它们（将它们影响到其他变量）。

另外，我只看到了两个改进（我要几天才能测试，但我还是征求意见）：

• 添加原子子句，使得functionEvalution不会并发写入

• 添加运算符归约(+,functionEvaluation)，以便自动处理访问functionEvaluation的并发

这些解决方案是否似乎准确地解决了问题，总体上哪种更有效？我写的代码哪里有问题？什么是解决方案？

非常感谢！

Answer 1

第一个观察结果是，正如您自己注意到的那样，同时修改 functionEvaluation 是一个坏主意。它会失败。

另一方面，varModel_ 的只读访问不是问题。复制构造函数调用也不是（但它在哪里？你的代码没有显示它）。

不相关地，在 C++ 中使用 private 子句是个坏主意。只需在并行块内部声明线程私有变量（在本例中为for 循环）。

我也不明白你为什么在这里使用指针。它们的使用没有直接意义——改用堆栈分配的对象。

以下修改后的代码应该可以工作（我还冒昧地统一了编码风格……为什么尾随下划线？）：

double solverFunction::apply(double parameters, Model const& varModel)
{
     double result = 0;

     #pragma omp parallel for reduction(+:result)
     for (int i = rowStart; i < rowEnd + 1; ++i)
     {
         Model model(varModel);
         mode.addVariable("i", i);
         mode.addVariable("j", i);
         Command command = formulaCommand->duplicate(model);
         result += command.execute().toDouble();
     }

     return result;
}

请注意，由于固有的浮点不准确性，此代码可能会产生与顺序代码不同的结果。这是不可避免的。

Answer 2

同时修改functionEvaluation绝对是你代码中的一个问题，最好的处理方法是reduction子句。

另一个问题是，您通过并行调用new 来分配堆内存，这对于许多迭代来说绝不是一个好主意，因为对new 的调用存在系统范围的锁定。考虑切换到堆栈分配，因为堆栈是每个线程私有的，而堆是共享的。