C OpenMP 并行冒泡排序

Posted 2023-02-14

【中文标题】C OpenMP 并行冒泡排序

【英文标题】：C OpenMP parallel bubble sort

【发布时间】：2011-12-21 07:29:56

【问题描述】：

我在 C 中使用 OpenMP 实现了并行冒泡排序算法 (Odd-Even transposition sort)。然而，在我测试它之后，它比串行版本慢（大约 10%），尽管我有一个 4 核处理器（2 real x 2，因为 Intel 超线程）。我已经检查过内核是否实际被使用，并且在运行程序时我可以看到它们每个都是 100%。因此，我认为我在算法的实现中犯了一个错误。

我正在使用内核为 2.6.38-8-generic 的 linux。

这就是我的编译方式：

gcc -o bubble-sort bubble-sort.c -Wall -fopenmp 或

gcc -o bubble-sort bubble-sort.c -Wall -fopenmp 用于串行版本

这就是我的运行方式：

./bubble-sort < in_10000 > out_10000

#include <omp.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <stdlib.h>

int main()

        int i, n, tmp, *x, changes;
        int chunk;
        scanf("%d ", &n);
        chunk = n / 4;
        x = (int*) malloc(n * sizeof(int));
        for(i = 0; i < n; ++i)
            scanf("%d ", &x[i]);
    changes = 1;
    int nr = 0;
    while(changes)
    
    #pragma omp parallel private(tmp)
    
            nr++;
            changes = 0;
            #pragma omp for \
                    reduction(+:changes)
            for(i = 0; i < n - 1; i = i + 2)
            
                    if(x[i] > x[i+1] )
                    
                            tmp = x[i];
                            x[i] = x[i+1];
                            x[i+1] = tmp;
                            ++changes;
                    
            
            #pragma omp for \
                    reduction(+:changes)
            for(i = 1; i < n - 1; i = i + 2)
            
                    if( x[i] > x[i+1] )
                    
                            tmp = x[i];
                            x[i] = x[i+1];
                            x[i+1] = tmp;
                            ++changes;
                    
            
    
    

    return 0;

后期编辑：

在我进行了您建议的更改后，它现在似乎运行良好。它的扩展性也很好（我也在 8 个物理核心上进行了测试 -> 一组 150k 的数字用了 21 秒，这远远少于一个核心）。但是，如果我自己设置 OMP_SCHEDULE 环境变量，性能会降低...

【问题讨论】：

我的四核 cpu 在 1 核上并不是很稳固。另外，你想在哪里做 scanf 并行 for 循环？

叹息。忘记 1-core 的事情：这是由于 pragma 在没有 -fopenmp 编译标志的情况下被默默忽略。傻我

我忘记删除 scanf for 循环中的并行部分（使用旧版本的代码）。这不是我测试的方式。

【参考方案1】：

您应该对其进行分析并检查线程花费时间的位置。

一个可能的原因是并行区域不断创建和销毁；取决于 OpenMP 实现，它可能会导致线程池的重新创建，但好的实现应该可以处理这种情况。

一些小东西要刮掉： - ok 似乎完全没有必要，您只需将循环退出条件更改为 i<n-1; - 显式屏障是不必要的 - 首先，你把它放在平行区域之外，所以它没有意义；其次，OpenMP 并行区域和循环在末尾有隐含的障碍； - 在 while 循环中至少组合两个后续的并行区域：

#pragma omp parallel private(tmp)

    #pragma omp for bla-bla
    for (i=0; i<n-1; i+=2 ) ...

    #pragma omp for bla-bla
    for (i=1; i<n-1; i+=2 ) ...