OpenCL - 如果 GPU 内存大于系统 RAM 会发生什么答案

【问题标题】：OpenCL - what happens if GPU memory is larger than system RAMOpenCL - 如果 GPU 内存大于系统 RAM 会发生什么
【发布时间】：2015-04-12 08:56:22
【问题描述】：

我们有一个 opencl 应用程序，而不是在具有 12 GB RAM 的机器上运行单个 nvidia C2075 (6GB Mem)。

我们设置了一台具有 12GB RAM 和 AMD W9100 GPU（16GB 内存）的新机器（并通过运行简单的 opencl 应用程序确保一切正常）。

现在同一个 opencl 应用程序在新机器上崩溃了。我们发现在执行过程中，一些内存分配失败了。将系统内存增加到 24GB 使应用程序正常工作。

（该应用程序在gpu内存>系统内存的所有单gpu机器上工作。所有机器都是suse linux enterprise server 64bit）

你如何总结这个场景？我认为 GPU 将其整个 16GB 映射到系统 RAM 上，从而导致内存不足。但是通过 /proc/iomem 和 lspci -v，我看不到 16GB 的窗口。 GPU是否真的将其内存映射到系统内存？

感谢您的帮助

【问题讨论】：

这不仅仅是应用程序本身根据可用设备内存选择其数据大小，并为自己分配一块系统 RAM 来匹配的问题？

标签： linux memory opencl gpu

【解决方案1】：

我不知道会发生什么，但我相信 GPU 内存大于 RAM 的机器严重不平衡（您可以尝试thrashing...）。现在内存很便宜，多买点吧！

^{你的机器可能不平衡，因为在数值计算中并非所有事情都发生在 GPU 内。您需要进行一些数据管理（至少 malloc 和 IO 和整体计算控制），这需要数据有时位于进程内存空间中，这实际上应该意味着在 RAM 中。}

你如何总结这个场景？我认为 GPU 将其整个 16GB 映射到系统 RAM 上，从而导致内存不足。

当然不是。 GPU内存是mmap(2)-ed，这意味着virtual memory，而不是物理内存。

AFAIK，GPU 内存（通过软件）被视为 RAM，即使它可能比普通 RAM 慢几倍（对于处理器访问）（因为将显卡连接到主板的 PCI 总线比RAM 总线将 RAM 连接到处理器）

我有一个低端的 NVIDIA GPU，我有 16 GbRAM 和只有 1 或 2 Gb 的 GPU 内存，但是：

 % sudo cat /proc/$(pidof /usr/bin/X)/maps
7f18a942a000-7f18ad42a000 rw-s 00000000 00:05 76611587                   /SYSV00000000 (deleted)
7f18ad42a000-7f18adae5000 rw-p 00000000 00:00 0 
7f18ade6e000-7f18ae658000 rw-p 00000000 00:00 0 
7f18af0f9000-7f18affce000 rw-p 00000000 00:00 0 
7f18b02ce000-7f18b12ae000 rw-s 103ada000 00:06 14729                     /dev/dri/card0

7f18b656e000-7f18b656f000 rw-p 00025000 08:02 2229454                    /usr/lib/xorg/modules/libfb.so
7f18b65c3000-7f18b6643000 rw-s 00000000 00:05 76546049                   /SYSV00000000 (deleted)
7f18b6663000-7f18b66c3000 rw-s 00000000 00:05 76742661                   /SYSV00000000 (deleted)
7f18b66c3000-7f18b6743000 rw-s 00000000 00:05 76709892                   /SYSV00000000 (deleted)
7f18b6743000-7f18b674f000 r-xp 00000000 08:02 534519                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libdrm_radeon.so.1.0.1
7f18b674f000-7f18b694e000 ---p 0000c000 08:02 534519                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libdrm_radeon.so.1.0.1
7f18b694e000-7f18b694f000 r--p 0000b000 08:02 534519                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libdrm_radeon.so.1.0.1
7f18b694f000-7f18b6950000 rw-p 0000c000 08:02 534519                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libdrm_radeon.so.1.0.1
7f18b6950000-7f18b6971000 r-xp 00000000 08:02 536346                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libdrm_intel.so.1.0.0
7f18b6971000-7f18b6b70000 ---p 00021000 08:02 536346                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libdrm_intel.so.1.0.0
7f18b6b70000-7f18b6b71000 r--p 00020000 08:02 536346                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libdrm_intel.so.1.0.0
7f18b6b71000-7f18b6b72000 rw-p 00021000 08:02 536346                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libdrm_intel.so.1.0.0
7f18b6b72000-7f18b6b88000 r-xp 00000000 08:02 2229443                    /usr/lib/xorg/modules/libexa.so
7f18b6b88000-7f18b6d88000 ---p 00016000 08:02 2229443                    /usr/lib/xorg/modules/libexa.so
7f18b6d88000-7f18b6d89000 r--p 00016000 08:02 2229443                    /usr/lib/xorg/modules/libexa.so
7f18b6d89000-7f18b6d8a000 rw-p 00017000 08:02 2229443                    /usr/lib/xorg/modules/libexa.so
7f18b6d8a000-7f18b6d90000 r-xp 00000000 08:02 534517                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libdrm_nouveau.so.2.0.0
7f18b6d90000-7f18b6f8f000 ---p 00006000 08:02 534517                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libdrm_nouveau.so.2.0.0
7f18b6f8f000-7f18b6f90000 r--p 00005000 08:02 534517                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libdrm_nouveau.so.2.0.0
7f18b6f90000-7f18b6f91000 rw-p 00006000 08:02 534517                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libdrm_nouveau.so.2.0.0
7f18b6f91000-7f18b6fc2000 r-xp 00000000 08:02 2232215                    /usr/lib/xorg/modules/drivers/nouveau_drv.so
7f18b6fc2000-7f18b71c2000 ---p 00031000 08:02 2232215                    /usr/lib/xorg/modules/drivers/nouveau_drv.so
7f18b71c2000-7f18b71c3000 r--p 00031000 08:02 2232215                    /usr/lib/xorg/modules/drivers/nouveau_drv.so
7f18b71c3000-7f18b71c7000 rw-p 00032000 08:02 2232215                    /usr/lib/xorg/modules/drivers/nouveau_drv.so
7f18b71c7000-7f18b71cc000 r-xp 00000000 08:02 534404                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libXxf86vm.so.1.0.0
7f18b71cc000-7f18b73cb000 ---p 00005000 08:02 534404                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libXxf86vm.so.1.0.0
7f18b73cb000-7f18b73cc000 r--p 00004000 08:02 534404                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libXxf86vm.so.1.0.0
7f18b73cc000-7f18b73cd000 rw-p 00005000 08:02 534404                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libXxf86vm.so.1.0.0
7f18b73cd000-7f18b73ee000 r-xp 00000000 08:02 530987                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libxcb.so.1.1.0
7f18b73ee000-7f18b75ed000 ---p 00021000 08:02 530987                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libxcb.so.1.1.0
7f18b75ed000-7f18b75ee000 r--p 00020000 08:02 530987                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libxcb.so.1.1.0
7f18b75ee000-7f18b75ef000 rw-p 00021000 08:02 530987                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libxcb.so.1.1.0
7f18b75ef000-7f18b75f4000 r-xp 00000000 08:02 534560                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libxcb-sync.so.1.0.0
7f18b75f4000-7f18b77f4000 ---p 00005000 08:02 534560                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libxcb-sync.so.1.0.0
7f18b77f4000-7f18b77f5000 r--p 00005000 08:02 534560                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libxcb-sync.so.1.0.0
7f18b77f5000-7f18b77f6000 rw-p 00006000 08:02 534560                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libxcb-sync.so.1.0.0
7f18b77f6000-7f18b77f8000 r-xp 00000000 08:02 534558                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libxcb-present.so.0.0.0
7f18b77f8000-7f18b79f7000 ---p 00002000 08:02 534558                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libxcb-present.so.0.0.0
7f18b79f7000-7f18b79f8000 r--p 00001000 08:02 534558                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libxcb-present.so.0.0.0
7f18b79f8000-7f18b79f9000 rw-p 00002000 08:02 534558                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libxcb-present.so.0.0.0
7f18b79f9000-7f18b79fb000 r-xp 00000000 08:02 534554                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libxcb-dri3.so.0.0.0
7f18b79fb000-7f18b7bfa000 ---p 00002000 08:02 534554                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libxcb-dri3.so.0.0.0
7f18b7bfa000-7f18b7bfb000 r--p 00001000 08:02 534554                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libxcb-dri3.so.0.0.0
7f18b7bfb000-7f18b7bfc000 rw-p 00002000 08:02 534554                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libxcb-dri3.so.0.0.0
7f18b7bfc000-7f18b7c00000 r-xp 00000000 08:02 534543                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libxcb-dri2.so.0.0.0
7f18b7c00000-7f18b7dff000 ---p 00004000 08:02 534543                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libxcb-dri2.so.0.0.0
7f18b7dff000-7f18b7e00000 r--p 00003000 08:02 534543                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libxcb-dri2.so.0.0.0
7f18b7e00000-7f18b7e01000 rw-p 00004000 08:02 534543                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libxcb-dri2.so.0.0.0
7f18b7e01000-7f18b7e18000 r-xp 00000000 08:02 534556                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libxcb-glx.so.0.0.0
7f18b7e18000-7f18b8017000 ---p 00017000 08:02 534556                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libxcb-glx.so.0.0.0
7f18b8017000-7f18b8019000 r--p 00016000 08:02 534556                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libxcb-glx.so.0.0.0
7f18b8019000-7f18b801a000 rw-p 00018000 08:02 534556                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libxcb-glx.so.0.0.0
7f18b801a000-7f18b8156000 r-xp 00000000 08:02 530991                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libX11.so.6.3.0
7f18b8156000-7f18b8355000 ---p 0013c000 08:02 530991                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libX11.so.6.3.0
7f18b8355000-7f18b8357000 r--p 0013b000 08:02 530991                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libX11.so.6.3.0
7f18b8357000-7f18b835c000 rw-p 0013d000 08:02 530991                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libX11.so.6.3.0
7f18b835c000-7f18b835d000 rw-p 00000000 00:00 0 
7f18b835d000-7f18b835e000 r-xp 00000000 08:02 534541                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libX11-xcb.so.1.0.0
7f18b835e000-7f18b855d000 ---p 00001000 08:02 534541                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libX11-xcb.so.1.0.0
7f18b855d000-7f18b855e000 r--p 00000000 08:02 534541                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libX11-xcb.so.1.0.0
7f18b855e000-7f18b855f000 rw-p 00001000 08:02 534541                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libX11-xcb.so.1.0.0
7f18b855f000-7f18b8564000 r-xp 00000000 08:02 559997                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libXfixes.so.3.1.0
7f18b8564000-7f18b8763000 ---p 00005000 08:02 559997                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libXfixes.so.3.1.0
7f18b8763000-7f18b8764000 r--p 00004000 08:02 559997                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libXfixes.so.3.1.0
7f18b8764000-7f18b8765000 rw-p 00005000 08:02 559997                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libXfixes.so.3.1.0
7f18b8765000-7f18b8767000 r-xp 00000000 08:02 560382                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libXdamage.so.1.1.0
7f18b8767000-7f18b8966000 ---p 00002000 08:02 560382                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libXdamage.so.1.1.0
7f18b8966000-7f18b8967000 r--p 00001000 08:02 560382                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libXdamage.so.1.1.0
7f18b8967000-7f18b8968000 rw-p 00002000 08:02 560382                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libXdamage.so.1.1.0
7f18b8968000-7f18b8979000 r-xp 00000000 08:02 530998                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libXext.so.6.4.0
7f18b8979000-7f18b8b78000 ---p 00011000 08:02 530998                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libXext.so.6.4.0
7f18b8b78000-7f18b8b79000 r--p 00010000 08:02 530998                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libXext.so.6.4.0
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7f18b8b7a000-7f18b8b9f000 r-xp 00000000 08:02 531500                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libglapi.so.0.0.0
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7f18bbb77000-7f18bbb79000 rw-p 0002e000 08:02 529065                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libXfont.so.1.4.1
7f18bbb79000-7f18bbc1e000 r-xp 00000000 08:02 530981                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libpixman-1.so.0.32.6
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7f18bbe1d000-7f18bbe25000 r--p 000a4000 08:02 530981                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libpixman-1.so.0.32.6
7f18bbe25000-7f18bbe26000 rw-p 000ac000 08:02 530981                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libpixman-1.so.0.32.6
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7f18bc031000-7f18bc032000 r--p 0000b000 08:02 534514                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libdrm.so.2.4.0
7f18bc032000-7f18bc033000 rw-p 0000c000 08:02 534514                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libdrm.so.2.4.0
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7f18bc23d000-7f18bc240000 r-xp 00000000 08:02 393673                     /lib/x86_64-linux-gnu/libdl-2.19.so
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7f18bc43f000-7f18bc440000 r--p 00002000 08:02 393673                     /lib/x86_64-linux-gnu/libdl-2.19.so
7f18bc440000-7f18bc441000 rw-p 00003000 08:02 393673                     /lib/x86_64-linux-gnu/libdl-2.19.so
7f18bc441000-7f18bc518000 r-xp 00000000 08:02 393392                     /lib/x86_64-linux-gnu/libgcrypt.so.20.0.2
7f18bc518000-7f18bc718000 ---p 000d7000 08:02 393392                     /lib/x86_64-linux-gnu/libgcrypt.so.20.0.2
7f18bc718000-7f18bc719000 r--p 000d7000 08:02 393392                     /lib/x86_64-linux-gnu/libgcrypt.so.20.0.2
7f18bc719000-7f18bc722000 rw-p 000d8000 08:02 393392                     /lib/x86_64-linux-gnu/libgcrypt.so.20.0.2
7f18bc722000-7f18bc743000 r-xp 00000000 08:02 393315                     /lib/x86_64-linux-gnu/libselinux.so.1
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7f18bc943000-7f18bc944000 r--p 00021000 08:02 393315                     /lib/x86_64-linux-gnu/libselinux.so.1
7f18bc944000-7f18bc945000 rw-p 00022000 08:02 393315                     /lib/x86_64-linux-gnu/libselinux.so.1
7f18bc945000-7f18bc947000 rw-p 00000000 00:00 0 
7f18bc947000-7f18bc955000 r-xp 00000000 08:02 393787                     /lib/x86_64-linux-gnu/libudev.so.1.5.0
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7f18bcd73000-7f18bcd76000 rw-p 00000000 00:00 0 
7f18bcd76000-7f18bcd77000 r--p 00020000 08:02 393254                     /lib/x86_64-linux-gnu/ld-2.19.so
7f18bcd77000-7f18bcd78000 rw-p 00021000 08:02 393254                     /lib/x86_64-linux-gnu/ld-2.19.so
7f18bcd78000-7f18bcd79000 rw-p 00000000 00:00 0 
7f18bcd79000-7f18bcfb4000 r-xp 00000000 08:02 533895                     /usr/bin/Xorg
7f18bd1b4000-7f18bd1b6000 r--p 0023b000 08:02 533895                     /usr/bin/Xorg
7f18bd1b6000-7f18bd1c3000 rw-p 0023d000 08:02 533895                     /usr/bin/Xorg
7f18bd1c3000-7f18bd1d4000 rw-p 00000000 00:00 0 
7f18bd52b000-7f18bfbaa000 rw-p 00000000 00:00 0                          [heap]
7fff59fc8000-7fff59fe9000 rw-p 00000000 00:00 0                          [stack]
7fff59fec000-7fff59fee000 r--p 00000000 00:00 0                          [vvar]
7fff59fee000-7fff59ff0000 r-xp 00000000 00:00 0                          [vdso]
ffffffffff600000-ffffffffff601000 r-xp 00000000 00:00 0                  [vsyscall]

【讨论】：

视频 RAM (VRAM) 比 RAM 快大量。
VRAM 在被 GPU 访问时更快，但在被 CPU 访问时可能更慢（因为 PCI-e 总线的带宽有限）
"GPU 内存是 mmap(2)-ed，这意味着在虚拟内存中，而不是物理内存中" - 虚拟内存是指它可以交换吗？我知道在 CUDA 中，我们可以拥有不可分页内存，也就是固定内存。不知道amd驱动是否分配pinned
虚拟内存是指CPU端没有实际的物理内存预留。它只是 MMU 中的一个条目，仅此而已，因此您可以访问比物理地址空间大得多的虚拟地址空间。虚拟和可交换是正交的概念。话虽如此，如果您使用CL_MEM_ALLOC_HOST_PTR 进行分配，则已知 AMD 驱动程序会固定分配的页面，这会提高数据传输性能，但会给 VM 带来更大的压力，并可能导致分配失败。
“但我相信 GPU 内存大于 RAM 的机器严重不平衡” - @BasileStarynkevitch 嗯.. 我不知道任何情况/类似的情况。你能解释一下吗？谢谢