Question

我已经创建了一个中等于3的标准快速排序实现，它对大量随机整数进行排序。我想要达到至少1亿元素，但最好是10亿元素。为了提高速度，我试图在Cilk ++中并行化算法。该算法使用双递归，我生成Cilk任务来执行每个递归排序。

我的算法适用于大小为10 000 000的数组。如果没有Cilk关键字，我的顺序算法很容易处理1亿个元素，但当我尝试使用Cilk时，程序崩溃到桌面。我现在想找出原因。我是否过快地生成了太多的Cilk任务？

我使用的是Windows 7 64位，英特尔++编译器和集成在Visual Studio 2010中的英特尔Parallel Studio XE 2013.该程序编译为32位应用程序。存储随机数据的存储器被分配为对malloc的单个调用，并且检查指针。在中值计算中，在计算中间元素时也会防止整数溢出。

这很可能是缓冲区溢出问题。

这是我的分区：

int pivotvalue = medianOf3(data, low, high);
// pivot is placed next to the last element

int left = low;
int right = high - 1;
while (left < right) {
    while (data[left] < pivotvalue) {
        left++;
        if (left > high) {
            break;
        }
    }
    while (data[right] >= pivotvalue) {
        right--;
        if (right < low) {
            break;
        }
    }

    if (left < right) {
        swap(data, left, right);
    }
}

// restore pivot
swap(data, left, high - 1);
return left;

Answer 1

我不知道Cilk是如何工作的，但我记得需要在嵌入式平台上修复quicksort实现，这可能会通过递归溢出堆栈。修复是使用递归调用较小的＆＃34;一半＆＃34;数据和处理更大的一半＆＃34;在函数内部（即尾递归）。排序（或反向排序）列表总是会触发溢出，因为调用图的深度等于列表中元素的数量。

您可以使用调试器找出导致崩溃的原因吗？你可以将数据转储到swap()的每个条目的日志文件中，然后在崩溃之前查看函数调用的内容吗？是否可以在每次调用时转储堆栈的大小？ 每个Cilk任务是否都有自己的堆栈，可能比非Cilk版本中使用的堆栈小？

您可以通过向swap()添加带有堆栈地址的参数来跟踪堆栈使用情况。第一个调用和任何新的Cilk线程使用NULL。每个递归调用使用该参数（如果它不是NULL），或者使用其中一个局部变量的地址来确定其堆栈的位置。转储地址差异，或在全局范围内跟踪它，只有在超过之前的最大值时才报告。

Answer 2

英特尔Cilk Plus（cilk ++是另一种不受支持的产品）对1024的产生深度有限制。你的双端队列完全可能会溢出，这会导致崩溃。

决定产生递归树的深度是一种平衡行为。您希望有足够的生成来让工作被盗，但是使用太多会增加开销。 cilk_spawn很便宜，但它不是免费的。如果要排序的元素数量低于某个阈值，最好在快速排序中添加一个检查，而不会产生递归调用。

cilk_for的一个好处是它可以根据您运行的工人数量来优化产卵深度。

- Barry Tannenbaum
  Intel Cilk Plus Runtime Development

Answer 3

针对两个子问题递归的N个项目的快速排序具有（最坏情况）递归深度O（N）。通常的解决方案是“tomlogic”建议的：递归较小的子问题，迭代更大的子问题。这会将递归深度减少到O（lg N）。

修复程序继续执行并行版本。如果串行程序占用堆栈空间S，则Cilk Plus版本将占用最多堆栈空间PS。（许多其他并行框架都没有这个属性。）因此，产生较小的子问题并迭代更大的子问题应该将总堆栈空间保持在O（P lg N）之内。

我是结构化并行编程一书的作者之一，该书讨论了Cilk Plus和TBB中Quicksort的并行实现。 Quicksort的示例（完全递归和半递归）可以从http://parallelbook.com/student免费下载。

Arch D. Robison
Intel Corporation

为什么我的quicksort会在大输入上崩溃？

3 个答案: