多个 OpenMP 线程读取（不写入）共享变量的性能成本？

Posted 2023-02-22

【中文标题】多个 OpenMP 线程读取（不写入）共享变量的性能成本？

【英文标题】：Performance cost to multiple OpenMP threads reading (not writing) a shared variable?

【发布时间】：2017-08-06 21:19:02

【问题描述】：

在 OpenMP（我使用 C++）中，如果您有一个共享（甚至是全局）变量被多个线程重复读取（而不是写入），是否会产生性能成本？我知道如果他们正在写入变量，这将是不正确的。我特别问的是只读 - 如果多个线程重复读取同一个变量，是否有潜在的性能成本？

【参考方案1】：

如果您只是阅读，那么您没有安全问题。一切都会好起来的。根据定义，您没有Race Conditions。您不需要进行任何锁定，因此不会发生high-contention 问题。您可以使用Clang ThreadSanitizer 在运行时测试线程安全性。

另一方面，需要注意一些性能问题。尽量避免false sharing，让每个线程（或者最好是所有线程）一次访问内存中连续的一堆数据。这样，当 CPU 缓存加载数据时，就不需要每时每刻多次访问内存。与访问 CPU 缓存相比，访问内存被认为非常昂贵（至少慢数百倍）。

祝你好运！

【参考方案2】：

如果变量（更精确的内存位置）只被所有线程读取，那么在正确性和性能方面基本上都很好。缓存协议具有“共享”状态 - 因此值可以缓存在多个内核上。

但是，您还应该避免将数据写入与变量相同的缓存行，因为这会使其他内核的缓存无效。同样在 NUMA 系统上，您必须考虑读取某些内核/线程的某些内存区域可能会更昂贵。