OpenMP 导致 heisenbug 段错误

我正在尝试在OpenMP中并行化一个相当大的for-loop。大约 20% 的时间它运行良好，但其余时间它会因各种段错误而崩溃，例如;

*** glibc detected *** ./execute: double free or corruption (!prev): <address> ***
*** glibc detected *** ./execute: free(): invalid next size (fast): <address> ***
[2] <PID> segmentation fault ./execute

我的一般代码结构如下;

<declare and initialize shared variables here>
#pragma omp parallel private(list of private variables which are initialized in for loop) shared(much shorter list of shared variables) 
{
   #pragma omp for
   for (index = 0 ; index < end ; index++) {
     // Lots of functionality (science!)
     // Calls to other deep functions which manipulate private variables
     // Finally generated some calculated_values
     shared_array1[index] = calculated_value1;
     shared_array2[index] = calculated_value2;
     shared_array3[index] = calculated_value3;
   } // end for
 }
// final tidy up

}

就正在发生的事情而言，每个循环迭代都完全独立于彼此的循环迭代，除了它们从共享矩阵中提取数据（但每个循环迭代上的列不同）。在我调用其他函数的地方，它们只是更改私有变量（尽管偶尔会读取共享变量），所以我认为它们是线程安全的，因为它们只会弄乱特定线程本地的东西？唯一写入任何共享变量发生在最后，我们将各种计算值写入一些共享数组，其中数组元素由 for 循环索引索引。此代码是C++的，尽管它调用的代码既是 C 代码又是 C++ 代码。

我一直在试图确定问题的根源，但到目前为止还没有运气。如果我设置 num_theads（1），它运行良好，就像我将for-loop的内容包含在一个

#pragma omp for
for(index = 0 ; index < end ; index++) { 
  #pragma omp critical(whole_loop)
  { 
      // loop body
  }
}

这大概会产生相同的效果（即任何时候只有一个线程可以通过循环）。

另一方面，如果我将for-loop's内容包含在两个critical指令中，例如

#pragma omp for
for(index = 0 ; index < end ; index++) { 
  #pragma omp critical(whole_loop)
  { 
      // first half of loop body
  }
 #pragma omp critical(whole_loop2)
  { 
      // second half of loop body
  }
}

我得到了不可预测的段错误。同样，如果我将每个函数调用都包含在 critical 指令中，它仍然不起作用。

我认为问题可能与函数调用相关的原因是，当我使用 Valgrind（使用 valgrind --tool=drd --check-stack-var=yes --read-var-info=yes ./execute）以及 SIGSEGing 进行分析时，我得到了大量加载和存储错误，例如;

Conflicting load by thread 2 at <address> size <number>
   at <address> : function which is ultimately called from within my for loop

根据 valgrind 手册，这正是您对比赛条件的期望。当然，这种奇怪的出现/消失问题似乎与竞争条件会给出的非确定性错误一致，但我不明白，如果每个给出明显竞争条件的调用都在关键部分。

可能是错误但我认为不包括的事情;

• 所有 private（） 变量都在for-loops内初始化（因为它们是线程本地的）。

• 我已经检查了共享变量具有相同的内存地址，而私有变量具有不同的内存地址。

• 我不确定同步会有所帮助，但鉴于critical指令的进入和退出有隐式的barrier指令，并且我已经尝试了我的代码版本，其中每个函数调用都包含在（唯一命名的）关键部分中我认为我们可以排除这一点。

任何关于如何最好地进行的想法将不胜感激。我整天都在用头撞这个。显然，我不是在寻找"哦 - 这是问题所在"类型的答案，而是在寻找更多如何在调试/解构方面最好地进行。

可能是问题或可能有帮助的事情;

• 代码中有一些 std：：Vectors 利用 vector.pushback（） 函数来添加元素。我记得读到调整矢量大小不是线程安全的，但矢量只是私有变量，因此不会在线程之间共享。我想这样就可以了？

• 如果我将整个for-loop体包含在 critical 指令中并慢慢缩小代码块的末尾（因此for-loop末尾不断增长的区域位于关键部分之外），它会运行良好，直到我公开其中一个函数调用，此时段错误恢复。使用 Valgrind 分析这个二进制文件显示了许多其他函数调用中的竞争条件，而不仅仅是我公开的那个。

• 其中一个函数调用是 GSL 函数，根据 Valgrind，它不会触发任何竞争条件。

• 我是否需要在被调用的函数中显式定义私有和共享变量？如果是这样，这似乎对 OpenMP 有些限制 - 这是否意味着您需要对调用的任何遗留代码具有 OpenMP 兼容性？

• 并行化一个大for-loop是不是行不通？

• 如果你已经读到这里，谢谢你和Godspeed。