OpenMP 共享数据

OpenMP shared data

本文关键字：数据 共享 OpenMP      更新时间：2023-10-16

我对OpenMP有点陌生，但总体上具有并行处理的经验。我以前和boost::threads一起工作过，现在我正在使用openmp进行测试。

问题是我不知道如何处理共享数据访问，因为我真的不知道 openmp 在内部对并行循环中的共享数据对象做了什么。

我现在正在做什么（到目前为止这是有效的）：我使用 mmap 将文件从磁盘读取到内存中。我在内存映射部分之后收到一个关于字符的指针。

OpenMP

现在可以在 OpenMP 并行 for 循环中使用此指针，并在线程之间共享数据。我现在能够在映射和共享文件中搜索正则表达式匹配项，多个线程根据（相当长的）正则表达式列表检查每个字符串。

我在 openmp 循环中将此列表（包含正则表达式的向量）设为私有，因此每个线程都有自己的此列表副本。

问题来了：

为了显着提高应用程序的性能，我需要能够在匹配字符串后从此向量中删除 （regex-） 项。

现在，所有其他活动线程也需要尽快从其列表中删除此项。

所以我使这个列表成为openmp循环中的共享数据对象，但现在当我尝试将（vector.erase（item#））写入列表时，我在运行时出现分段错误。

使用

boost：：threads，我只会使用互斥锁在写入/读取此对象时锁定此对象。

但是 openmp 似乎可以处理大部分同步本身，所以现在我想知道在使用对我来说很新的 openmp 时处理这个问题的正确方法是什么。

对于同步，您可以使用#pragma omp critical也可以使用 OpenMP 锁定例程 （ omp_{init,set,unset,destroy}_lock ）。

#pragma omp critical的好处是简单，并且当已知并行区域由单个线程执行时，能够忽略杂注。缺点是仅适用于单个并行区域，以及该区域内的全局效应：没有其他线程可以执行该区域中的任何其他关键部分。

OpenMP 锁例程类似于大多数其他可用的锁，例如 pthreads 或 Boost（RAII 除外）的锁。您初始化一个锁定对象，然后使用它来保护某些关键部分，并在不必要的情况下销毁。这些锁可用于保护对来自不同并行区域的数据的访问，构建分布式锁定方案等;但是总是会产生一定的开销，并且与#pragma omp critical相比，使用肯定更"毛茸茸"。

但是，我会挑战并行解决方案的设计。从向量中间擦除元素会使所有迭代器失效，并移动元素。擦除被认为是一种罕见的操作（否则，我认为即使在串行代码中，矢量的选择也是有问题的），但由于上述影响，您还必须保护矢量的所有读取，这可能会很昂贵。读/写锁可以减轻一些负担，但这些锁在 OpenMP 中不可用，因此您需要使用特定于平台的接口或第三方库。

我认为以下内容可能会更好：

    您将正则表达式向量
  • 保密，并添加相同大小的共享标志向量，以指示某个正则表达式是否仍然有效。
  • 在从私有向量应用某个正则表达式之前，代码会在共享向量中检查此正则表达式是否未被其他线程"擦除"。如果是，则跳过正则表达式。
  • 找到匹配项后，代码将与当前正则表达式对应的共享向量的元素标记为"擦除"，以便从现在开始将其忽略。

在这个方案中，存在读取/写入标志的竞赛：一个标志可能会在被另一个线程读取为"有效"的下一刻被设置为"擦除"。因此，两个不同的线程可能会同时找到同一正则表达式的匹配项。但是，我相信这个问题存在于您当前的解决方案中，其中所有正则表达式容器都是私有的，以及具有共享容器和锁或 RW 锁的解决方案中，除非非 RW 锁也保护给定正则表达式的操作。如果多场比赛是一个问题，这一切都应该重新考虑。

您可以通过创建关键部分来实现此目的。

#pragma omp critical
{
   ...some synchronized code...
}

编辑：删除了有关"#pragma omp 原子"的部分，因为它无法以原子方式执行所需的操作。

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