平行迪杰斯特拉答案

【问题标题】：Parallel Dijkstra平行迪杰斯特拉
【发布时间】：2012-06-20 15:21:28
【问题描述】：

我正在使用 OpenMP 来制作 Dijkstra 算法的并行版本。我的代码由两部分组成。第一部分仅由一个线程（主线程）执行。该线程从列表中选择新节点。第二部分由其他线程执行。这些线程改变从源到其他节点的距离。不幸的是，在我的代码中是错误，因为执行第二部分的许多线程之一突然“消失”。可能数据同步有问题，但我不知道在哪里。如果有人能告诉我我的错误在哪里，我将不胜感激。代码如下：

map<int, int> C;
map<int, int> S;
map<int, int> D;
int init;
int nu;
int u;
int p = 3;//omp_get_num_threads();
int d;
int n = graph->getNodesNum();

#pragma omp parallel shared(n, C, d, S, init, nu, u, D, graph, p) num_threads(p)
{
    int myId = omp_get_thread_num();
    if (myId == 0)
    {
        init = 0;
        nu = 0;

        u = to;
        while (init < p - 1)
        {
        }

        while (u != 0)
        {
            S[u] = 1;
            while (nu < p - 1)
            {
            }
            u = 0;
            d = INFINITY;
            for (int i = 1; i <= p - 1; ++i)
            {
                int j = C[i];
                if ((j != 0) && (D[j] < d))
                {
                    d = D[j];
                    u = j;
                }
            }
            nu = 0; 
        }
    }
    else
    {
        for (int i=myId; i<=n; i += p-1)
        {
            D[i] = INFINITY;
            S[i] = 0;
        }

        D[u] = 0;

        ++init; 
        while (init < p-1)
        {
        }
        while (u != 0)
        {
            C[myId] = 0;
            int d = INFINITY;

            for (int i = myId; i<=n; i+=p-1)
            {
                if (S[i] == 0)
                {
                    if (i != u)
                    {
                        int cost = graph->getCostBetween(u, i);
                        if (cost != INFINITY)
                        {
                            D[i] = min(D[i], D[u] + cost);
                        }
                    }
                    if ((d > D[i])) 
                    {                           
                        d = D[i];
                        C[myId] = i;
                    }
                }
            }
            ++nu;
            while (nu != 0)
            {
            }   
        }
    }       
}

}

【问题讨论】：

这听起来像是一种将固有的顺序算法并行化的糟糕方法。你为什么这样做？将顶点传递给线程的成本应该大约等于更新成本的成本。
我必须准备并行版本，以表明当我们使用更多内核时，Dijkstra 可以更快。我知道 Dijkstra 很难并行化，并且通常加速比低于 1。但是我发现一些信息表明有办法以加速 1,2-1,4 实现该算法。我的代码以这种方式呈现，所以此刻我想检测错误。
实现的“加速”取决于使用的并行处理器的数量，所以我不明白这些数字是什么意思。可能，加速取决于图形的“密度”以及您花费多少时间传递顶点。这是一种非常细粒度的方法，因此您需要一个经过精心调整的实现来实现一个明显更快（如果更快）w.r.t 的版本。顺序实现。至于你的实现，我不明白你的主线程在哪里调度顶点以放松到其他线程。

标签： c++ parallel-processing openmp dijkstra

【解决方案1】：

我不知道您有什么信息，但是将不规则的、高度同步的算法与小任务并行化是人们可能遇到的最棘手的并行问题之一。研究团队可以专注于此类任务并获得有限的加速，或者无处可去。通常，此类算法仅适用于为并行化量身定制的特定架构，并且通过适当设计数据结构消除了诸如错误共享之类的古怪开销。

这样的算法需要大量时间和精力来分析、衡量和考虑。例如看这篇论文。

ww2.cs.fsu.edu/~flin/ppq_report.pdf

现在，关于您的直接问题，由于您的算法高度同步并且任务很小，您正在经历数据竞争的副作用。从您的并行算法中删除这些将非常棘手，这里没有人可以为您完成。

因此，您的首要任务是查看可以帮助您检测数据竞争的工具，例如 Valgrind 和英特尔线程检查器。

【讨论】：