macos - macOS 上奇怪的并行部分 OpenMP 行为

Question

我在使用默认编译器和 libomp 的 macO 上使用 OpenMP 时遇到了 OpenMP 功能问题。

更准确地说，当我跟踪以下代码的 CPU 使用率时，我希望有两个内核 100%(独立的部分和线程)。

在 Linux 上，它非常好，我的进程确实有 200% 的 CPU 使用率。

在 Mac 上，Instruments 追踪到一个非常奇怪的行为:一开始有一个峰值，CPU 使用率约为 1000%(我的计算机是双处理器 6 核 Intel Xeon E5 ~12 核)创建了很多线程，然后稳定在 200%(如预期)。

问题是，当我迭代并行部分时，峰值/热身完全破坏了我的表现。

有人对此有解释吗？

编辑:我已更新代码以澄清问题并添加执行行为的快照: (预热在 ~1000%，平台在 200%，较小的在 100% --function2 比 function1 稍慢 --，并且重复两次)。

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <cmath>

auto N= 5000;
std::vector<int> vA(N),vB(N);
void function_1()
{
  for (int k = 0; k != 3; k++)
  {
    std::cout << "Function 1 (k = " << k << ")" << std::endl;
    for(auto i=0; i < N ; ++i)
      for(auto j=0; j < N ; ++j)
        vA[j] +=  i+cos(j); //Doing something meaningless
  }
}

void function_2()
{
  for (int k = 0; k != 4; k++)
  {
    std::cout << "Function 2 " << "(k = " << k << ")" << std::endl;
    for(auto i=0; i < N ; ++i)
      for(auto j=0; j < N ; ++j)
        vB[j] +=  i+sin(j); //Doing something meaningless
  }
}

int main()
{
  for(auto y = 0; y < 2 ; ++y)
  {
#pragma omp parallel sections
   {
#pragma omp section
    function_1();

#pragma omp section
    function_2();
   }
  }
  return 0;
}

Answer 1

我看到一些我认为需要在您的代码中修复的事情:

1. rand() 永远不应并行使用:该函数使用全局内部状态，因此要么是非线程安全的，您将得到任何结果(包括可能的重复)你的数字跨线程)，或者线程安全是通过互斥锁或等价物默默地强制执行的，并且访问将被序列化并且性能令人震惊。底线:找到一个线程安全的替代方案，其中状态作为参数显式传递给函数，例如 rand_r()
2. 只需使用 OMP_NUM_THREADS 环境变量定义在运行时使用的线程数，而不是让操作系统决定生成与您机器中的内核一样多的线程数。例如，键入 OMP_NUM_THREADS=2 ./mycode 而不是 ./mycode(假设 mycode 是您的二进制文件的名称)
3. 请注意，在您的两个函数中，您在最外层循环中重用了 i 和 j，但在内部循环中隐藏了它们。在这里，这不是真正的问题，但这是非常糟糕的做法，我建议改正