Question

我有一些并行的Fortran90代码，其中每个线程需要生成相同的随机数序列。

我有一个似乎是线程不安全的随机数生成器，因为对于给定的种子，每次运行程序时我都完全无法重复相同的结果。

我在（几乎）整个网络上寻找一些线程安全的RNG代码时没有成功。任何人都可以向我提供一个代码（链接）吗？

提前致谢！

Answer 1

可以在Pseudorandom number generator中找到Fortran90的Intel Math Kernel Vector Statistical Library好内容。它们是线程安全的。另外，为什么它需要线程安全？如果您希望每个线程获得相同的列表，请使用相同的种子为每个线程实例化一个新的PRNG。

Answer 2

大多数可重复的随机数生成器需要某种形式的状态。没有国家，他们就无法做到接下来的事情。为了保证线程安全，你需要一种方法来自己保持状态（即，它不能是全局的）。

Answer 3

当你说“需要生成相同的随机数序列”时，你的意思是

每个线程需要生成与其他线程相同的数字流吗？ 这意味着在剥离线程之前选择种子，然后使用相同的种子在每个线程中实例化一个线程局部PRNG。

或

您希望能够在程序的不同运行之间重复相同的数字序列，但每个线程都会生成它自己的独立序列吗？在这种情况下，您仍然无法共享单个PRNG，因为线程操作序列是非确定性的。因此，在启动线程之前，使用已知种子为单个PRNG播种，并使用它为线程生成初始种子。然后您在每个线程中实例化线程本地生成器......

在每种情况下，您都应该注意Neil Butterworth对统计数据的评价：当以这种方式生成混合流时，PRNG所声称的大多数常见保证不可靠 。

在这两种情况下，您都需要线程本地PRNG。我不知道f90中有什么可用...但您也可以自己编写（查找Mersenne Twister，并编写一个以保存状态作为参数的例程...）。

在fortran 77中，这看起来像

      function PRNGthread (state)

      double state(statesize)

c stuff happens here which uses and manipulates the state vector...

      PRNGthread = result
      return

并且每个线程都应该维护一个单独的状态向量，尽管所有线程都使用相同的初始值。

Answer 4

我知道你需要每个线程产生相同的随机数流。

一个非常好的伪随机生成器，它将生成一个可重现的数字流，速度非常快MT19937。只需确保在产生线程之前生成种子，但在每个线程中生成一个单独的MT实例（使MT线程的实例成为本地）。这样就可以保证每个MT都能产生相同的数字流。

Answer 5

SPRNG怎么样？我自己没试过。

Answer 6

我编写了一个线程安全的Fortran 90版Mersenne Twister / MT19973。 PRNG的状态保存在派生类型（randomNumberSequence）中，您可以使用过程为生成器设定种子或获取序列中的下一个元素。

请参阅http://code.google.com/p/i3rc-monte-carlo-model/source/browse/trunk/Code/RandomNumbersForMC.f95

Answer 7

替代方案似乎是：

使用同步对象（例如生成器种子上的互斥锁值。不幸的是，这将是在访问时序列化您的代码发电机
使用线程本地存储生成器，所以每个线程都有自己的种子 - 这可能会造成严重影响适合您应用的问题
如果您的平台支持合适的原子操作，使用它种子（但可能不会）

我知道，这不是一个非常令人鼓舞的名单。加上它，我不知道如何在FORTRAN中实现它们中的任何一个！

Answer 8

本文https://www.cmiss.org/openCMISS/wiki/RandomNumberGenerationWithOpenMP不仅链接到Fortran实现，而且还提到了使PRNG与线程一起使用所需的关键点。最重要的一点是：

Ziggurat的Fortran90版本具有多个带有'SAVE'属性的变量和数组。为了并行化统一的RNG，似乎需要进行的更改是使这些变量数组的每个线程具有单独的值（注意错误共享）。然后，在调用PRNG函数时，我们必须传递线程号，并使用相应的状态值。

线程安全的均匀随机数发生器

8 个答案: