OpenMP 不会利用所有内核？

Posted 2023-02-22

【中文标题】OpenMP 不会利用所有内核？

【英文标题】：OpenMP won't utilize all cores?

【发布时间】：2011-09-26 17:38:16

【问题描述】：

我正在尝试使用 OpenMP 使一些代码并行化。

    omp_set_num_threads( 8 );
    #pragma omp parallel 
    for (int i = 0; i < verSize; ++i)
    
        #pragma omp single nowait
         
            neighVec[i].index = i;
            mesh.getBoxIntersecTets(mesh.vertexList->at(i), &neighVec[i]);
        
    

verSize 大约是 90k，而 getBoxIntersecTets 相当昂贵。所以我希望代码能够充分利用四核 cpu。 但是 CPU 使用率只有 25% 左右。 有什么想法吗？

我也尝试使用 omp parallel 进行构造，但情况相同。

getBoxIntersecTets 使用 STL unordered_set、vector 和 deque，但我猜 OpenMP 应该不知道它们，对吧？

谢谢。

【参考方案1】：

首先，#pragma omp single 正在禁用并行执行，你绝对不希望这样。

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试试这个：

#pragma omp parallel for private(tempVec)
for (int i = 0; i < verSize; ++i)

    auto tempVec = neighVec[i];
    tempVec.index = i;
    mesh.getBoxIntersecTets(mesh.vertexList->at(i), &tempVec);
    neighVec[i] = tempVec;

原始代码的问题在于不同的线程正在使用数组的相邻元素。相邻元素在内存中彼此相邻放置，这意味着它们可能共享一个缓存行。由于一次只有一个核心可以拥有一个高速缓存行，因此只有一个核心可以一次完成工作。或者更糟的是，您的程序可能会花费更多时间来转移缓存行的所有权，而不是实际工作。

通过引入一个临时变量，每个worker可以对一个独立的cache line进行操作，然后只需要访问最后共享的cache line就可以存储结果。如果第一个参数是通过非常量引用传递的，你应该对它做同样的事情。

【讨论】：

谢谢。我试过了，但 CPU 使用率仍然相同。 getBoxIntersecTets 的第一个参数是 const ref 所以不需要改变它。

@birdsman：mesh 的对象是什么？ getBoxIntersecTets 会改变网格的成员变量吗？你会有同样的问题。我也不确定你为什么使用omp single，这也可能是个问题。

mesh 基本上有一个顶点向量和一个四面体向量。 getBoxIntersecTets 进行一些交叉测试并将结果写入 neighVec[i]。它不会改变网格中的任何内容。我尝试使用 omp for 构造，同样的事情。

还是不行。在getBoxIntersecTets 内部，我大量使用了STL 数据结构，并对它们进行了相当多的操作。不过这些都无所谓吧？

@birdsman：如果你只是从共享数据结构中读取（本地每个任务的结构应该可以读写），那应该不是问题。