openmp 互斥锁 mysql_openMP 函数总结（并行程序设计导论）
本篇文章只是記錄api的用法和回顧，方便記憶
openMP
openMP提供“基于指令”的共享內(nèi)存API。這就意味著在c和c++中，有一些特殊的預(yù)處理指令pragma。在系統(tǒng)中加入預(yù)處理指令一般時(shí)用來(lái)允許不是基本C語(yǔ)言的規(guī)范的行為。
不支持pragma的編譯器會(huì)忽略pragma指令提示的那些語(yǔ)句，這樣就允許使用pragma的程序在不支持它的平臺(tái)上運(yùn)行。
OpenMP的pragma總是以 ##pragma omp 開(kāi)始
簡(jiǎn)單例子
#include
#include
#include
void Hello(void);
int main(int argc,char* argv[])
{
/*
long strtol(
const char* number_p *in*, 第一個(gè)參數(shù)是字符串
const char** end_p *out*,終止的非法字符串
int base *in* 進(jìn)制(2-36)
)
例：
char buffer[20]="10379cend$3";
char *stop;
printf("%d\n",strtol(buffer, &stop, 2));
printf("%s\n", stop);
輸出結(jié)果：
2
379cend$3
*/
int thread_count = strtol(argv[1],NULL,10);
#pragma omp parallel num_threads(thread_count)
Hello();
return 0;
}
void Hello(void)
{
int my_rank = omp_get_thread_num();
int thread_count = omp_get_num_threads();
printf("hello from thread %d of %d \n",my_rank,thread_count);
}
#編譯
gcc -g -Wall -fopenmp -o main main.c
#-g :產(chǎn)生供gdb調(diào)試用的可執(zhí)行文件
# http://www.jianshu.com/p/30ffc01380a0
#-Wall:編譯后顯示所有警告
#-fopenmp 使用mpi支持
#-o:輸出到指定文件
#pragma omp pallel
使用parallel是用來(lái)表明之后的結(jié)構(gòu)化代碼塊(一個(gè)結(jié)構(gòu)化代碼塊時(shí)一條C語(yǔ)句或者只有一個(gè)入口和一個(gè)出口的一組復(fù)合C語(yǔ)句)應(yīng)該被多個(gè)線程并行執(zhí)行。
完成代碼塊前會(huì)有一個(gè)隱式路障，先完成的線程必須等待線程組其他線程完成代碼塊。
- num_threads 子句
允許程序員指定執(zhí)行后代碼塊的線程數(shù)
程序可以啟動(dòng)的線程數(shù)可能會(huì)受系統(tǒng)定義的限制。OpenMP標(biāo)準(zhǔn)并不保證實(shí)際能夠啟動(dòng)thread_count個(gè)線程。
#pragma omp parallel num_threads(thread_count)
線程被同一個(gè)進(jìn)程派生，這些線程共享大部分資源。有它自己的棧和計(jì)數(shù)器。當(dāng)一個(gè)線程完成了執(zhí)行，它就又合并到啟動(dòng)它的線程中。
每個(gè)線程都有它自己的棧，所以執(zhí)行一個(gè)代碼塊將在代碼塊內(nèi)創(chuàng)建自己的私有局部變量。
-func omp_get_thread_num | omp_get_num_threads
#獲得當(dāng)前線程的編號(hào)
int omp_get_thread_num(void)
#獲得線程數(shù)量
int omp_get_num_threads(void)
錯(cuò)誤檢查
可以通過(guò)預(yù)處理宏_OPENMP是否定義。
#ifdef _OPENMP
#include
#endif
#ifdef _OPENMP
int my_rank=omp_get_thread_num();
int thread_count=omp_get_num_threads();
#else
int my_rank=0;
int thread_count=1;
#endif
#pragma omp critical
只有一個(gè)線程能夠執(zhí)行對(duì)應(yīng)代碼塊,并且第一個(gè)線程完成操作前，沒(méi)有其他的線程能夠開(kāi)始執(zhí)行這段代碼。
當(dāng)不添加name時(shí)，OpenMP默認(rèn)做法將所有臨界區(qū)代碼塊作為符合臨界區(qū)一部分，添加name后兩個(gè)不同名字的cirtical指令保護(hù)的代碼可以同時(shí)執(zhí)行。
語(yǔ)法
#pragma omp critical [(name)]
用法
#pragma omp critical
global_result += my_result;
變量的作用域
在parallel塊之前被聲明的變量的缺省作用域時(shí)共享的。
在parallel指令前已經(jīng)被聲明的變量，擁有線程組中所有線程間的共享作用域，而在塊中聲明的變量(例如，函數(shù)中的變量)中有私有作用域。
- reduction 規(guī)約子句
語(yǔ)法
reduction(:)
# operator : +,*,-,&,|,^,&&,||
用法
當(dāng)一個(gè)變量包含在一個(gè)reduction子句中時(shí)，變量本身是共享的。然而，線程組中的每個(gè)線程都創(chuàng)建自己的私有變量。在parallel塊里，每當(dāng)一個(gè)線程執(zhí)行涉及這個(gè)變量(共享變量)的語(yǔ)句時(shí)，它使用的其實(shí)時(shí)私有變量。當(dāng)parallel塊執(zhí)行結(jié)束后，私有變量中的值被整合到一個(gè)共享變量中。
如果一個(gè)規(guī)約變量時(shí)float或double變量型數(shù)據(jù)，那么當(dāng)使用不同數(shù)量的線程時(shí)，結(jié)果可能有些許不同。這是由于浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算不滿足結(jié)合律
OpenMp會(huì)為此創(chuàng)建一個(gè)臨界區(qū)，并且在這個(gè)臨界區(qū)中，將存儲(chǔ)在私有變量中的值進(jìn)行相加(或其他operator)。
global_result=0.0;
#pragma omp parallel num_threads(thread_count) reduction(+:global_result)
global_result += Local_trap(double a,double b,int n);
####等同
global_result=0.0;
#pragma omp parallel num_threads(thread_count)
{
double my_result =0.0;/*私有變量*/
my_result += Local_trap(double a,double b,int n);
#pragma omp critial
global_result += Local_trap(double a,double b,int n);
}
#pragma omp parallel for
parallel for 指令生成一組線程來(lái)執(zhí)行后面的結(jié)構(gòu)化代碼塊(必須是for循環(huán))。
系統(tǒng)通過(guò)在線程間劃分循環(huán)迭代來(lái)并行化for循環(huán)。與parallel指令非常不同，因?yàn)樵趐arallel指令之前的塊，一般來(lái)說(shuō)其工作必須由線程本身在線程之間劃分。
在一個(gè)已經(jīng)被parallel for指令并行化的for循環(huán)中，線程間的缺省劃分方式由系統(tǒng)決定(大約 m(迭代次數(shù))/thread_count)。
在一個(gè)被parallel for指令并行化的循環(huán)中，循環(huán)變量的缺省作用域是私有的，每個(gè)線程會(huì)有它自己的循環(huán)變量的副本。
合法方式
h=(b-a)/n;
approx =(f(a)+f(b))/2.0;
# pragma omp parallel for num_threads(thread_count) reduction(+:=approx)
approx += f(a+i*h);
approx = h* approx;
線程重用
與parallel指令不同的是，for指令并不創(chuàng)建任何線程。它使用已經(jīng)在parallel塊中創(chuàng)建的線程。在循環(huán)的末尾有一個(gè)隱式的路障。
#pragma omp parallel num_threads(thread_count) default(none) \
shared(a,n) private(i,tmp,phase)
for(phase = 0;phase
{
if(phase%2 == 0)
#pargma omp for
for(i=1;i
...
else
#pargma omp for
for(i=1;i
...
}
數(shù)據(jù)依賴性
OpenMP編譯器不檢查parallel for指令并行化的循環(huán)所包含的迭代間的依賴關(guān)系，而是由程序員來(lái)識(shí)別這些依賴。
一個(gè)或更多個(gè)迭代結(jié)果依賴于其他迭代的循環(huán)，一般不能被OpenMP正確地并行化。
數(shù)據(jù)依賴
#y依賴于x
for(i=0;i
{
x[i]=a+i*h;
y[i]=exp(x[i]);
}
循環(huán)依賴
一個(gè)值在循環(huán)中計(jì)算，其結(jié)果在之后迭代中使用。
#并行化后某一個(gè)邊界值將是另一個(gè)并行化線程中的使用。
fibo[0]=fibo[1]=1;
for(i=2;i
fibo[i]=fibo[i-1]+fibo[i-2];
- private 子句
在private子句列舉的變量，在每個(gè)線程上都有一個(gè)私有副本被創(chuàng)建。
一個(gè)私有作用域的變量的值在parallel塊或者parallel for塊的開(kāi)始處是未指定的。它的值在parallel塊或者parallel for塊完成之后也是未指定的。
#include
#include
#include
void Hello(void);
int main(int argc,char* argv[])
{
int x=5;
#pragma omp parallel private(x)
{
int my_rank =omp_get_thread_num();
printf("Thread %d > before initialization,x=%d \n",my_rank,x);
x=2*my_rank+2;
printf("Thread %d > after initialization,x=%d \n",my_rank,x);
}
printf("after parallel,x=%d \n",x);
return 0;
}
- default(none) 子句
讓程序員明確塊中每個(gè)變量的作用域。
double sum = 0.0;
/*
sum是一個(gè)規(guī)約變量(同時(shí)擁有私有和共享作用域的屬性)。
*/
#pragma omp parallel for num_threads(thread_count) \
default(none) redcution(+:sum) private(k,factor) \
shared(n)
for(k=0;k
if(k%2 ==0)
factor = 1.0;
else
factor = -1.0;
sum += factor/(2*K+1);
- schedule子句
對(duì)線程進(jìn)行調(diào)度。
語(yǔ)法
schedule( [,]
type可以時(shí)一下的任意一個(gè)。
static。迭代能夠在循環(huán)執(zhí)行前分配給線程。
(static,1)
Thread0:0,3,6,9
Thread1:1,4,7,10
Thread2:2,5,8,11
(static,2)
Thread0:0,1,6,7
Thread1:2,3,8,9
Thread2:4,5,10,11
缺省調(diào)度(static,total_iterations/thread_count)
dynamic或guided。迭代在循環(huán)執(zhí)行時(shí)被分配給線程，因此在一個(gè)線程完成了它的當(dāng)前迭代集合后，他能從運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)中請(qǐng)求更多。
dynamic調(diào)度中，迭代也被分成chunksize個(gè)連續(xù)迭代的塊。
每個(gè)線程執(zhí)行一塊，并且當(dāng)一個(gè)線程完成一塊時(shí)，
他將從運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)請(qǐng)求另一塊，直到所有的迭代完成。
chunksize可以被忽略。當(dāng)它被忽略時(shí)，chunksize為1。
在guided調(diào)度中，每個(gè)線程也執(zhí)行一塊，并且當(dāng)一個(gè)線程完成一塊，將請(qǐng)求另一塊。
然而，在guided調(diào)度中，當(dāng)塊完成后，新塊的大小變小。
例如：
n=10 000并且thread_count=2時(shí)，迭代將如表那樣分配。塊的大小近似等于的迭代數(shù)除以線程數(shù)。第一塊的大小為9999/2 ～=5000，因?yàn)?999個(gè)未被分配的迭代。第二塊的大小為4999/2～=2500。以此類推。
| 線程 | 塊 | 快的大小 | 剩下的迭代代數(shù) |
| 0 | 1~5000 | 5000 | 4999 |
| 1 | 5001-7500| 2500 | 2499 |
| 1 | 7501-8750| 1250 | 1249 |
...
auto。編譯器和運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)決定調(diào)度方式。
runtime。調(diào)度在運(yùn)行時(shí)決定。
chunksize是一個(gè)正整數(shù)。在OpenMP中，迭代塊在順序循環(huán)中連續(xù)執(zhí)行的一塊迭代語(yǔ)句，塊中的迭代次數(shù)時(shí)chunsize。只有static，dynamic和guided調(diào)度有chunksize。
設(shè)置環(huán)境變量
$export OMP_SCHEDULE="static,1"
#pragma omp barrier
顯式的路障，當(dāng)所有的線程都到達(dá)了這個(gè)路障時(shí)，這些線程就可以接著往下執(zhí)行。
#pragma omp atomic
只能保護(hù)由一條C語(yǔ)言賦值語(yǔ)句所形成的臨界區(qū)，是一個(gè)更高效的指令。
語(yǔ)句必須是以下形式：
#op:+,*,-,/,&,^,|,<> .
#expreesion不能引用x。
x=;
x++;
++x;
x--;
y--;
用法
#其他線程對(duì)x的更新必須等到該線程對(duì)x的更新結(jié)束之后。
#但對(duì)y不受保護(hù)，因此程序的結(jié)果是不可預(yù)測(cè)的。
#pragma omp atomic
x+=y++
簡(jiǎn)單鎖
第一個(gè)函數(shù)初始化鎖，所以鎖此時(shí)處于解鎖狀態(tài)。
第二個(gè)函數(shù)嘗試獲得鎖，如果成功，調(diào)用該函數(shù)的線程可以繼續(xù)執(zhí)行，如果失敗調(diào)用該函數(shù)的線程被阻塞，直到鎖被其他線程釋放。
第三個(gè)函數(shù)釋放鎖，以便其他線程獲得該鎖。
第四個(gè)函數(shù)銷貨鎖。
void omp_init_lock(omp_lock_t* lock_p /*out*/);
void omp_set_lock(omp_lock_t* lock_p /*in/out*/);
void omp_unset_lock(omp_lock_t* lock_p /*in/out*/);
void omp_destroy_lock(omp_lock_t* lock_p /*in/out*/);
用法
static omp_lock_t lock;
void test11()
{
omp_init_lock(&lock); // 初始化互斥鎖
#pragma omp parallel for
for (int i = 0; i < 5; ++i)
{
omp_set_lock(&lock); //獲得互斥器
std::cout << omp_get_thread_num() << "+" << std::endl;
std::cout << omp_get_thread_num() << "-" << std::endl;
omp_unset_lock(&lock); //釋放互斥器
}
omp_destroy_lock(&lock); //銷毀互斥器
}
#pragma omp single
這樣做能確保接下來(lái)的結(jié)構(gòu)化代碼塊由線程組中的一個(gè)線程執(zhí)行，而組內(nèi)其他線程等待直到該線程執(zhí)行結(jié)束(在代碼塊的最后設(shè)置一個(gè)隱式路障)
#include
#include
#include
int main()
{
#pragma omp parallel
{
int my_rank = omp_get_thread_num();
if(my_rank == 1)
{
int x=1;
while(x<1e9)
{
x+=1;
}
}
#pragma omp single
printf("%d \n",my_rank);
printf("----> %d \n",my_rank);
}
return 0;
}
#pragma omp master
這樣能確保線程0執(zhí)行接下來(lái)的結(jié)構(gòu)化代碼塊。然后master指令在最后不會(huì)設(shè)置隱式路障。
-func omp_get_wtime
獲取運(yùn)行時(shí)間。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的openmp 互斥锁 mysql_openMP 函数总结（并行程序设计导论）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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