Question

我有一些具有以下结构的多线程c ++代码：

do_thread_specific_work();
update_shared_variables();
//checkpoint A
do_thread_specific_work_not_modifying_shared_variables();
//checkpoint B
do_thread_specific_work_requiring_all_threads_have_updated_shared_variables();

如果所有线程都只到达了检查点A，那么检查点B之后的工作可能已经开始，因此我的概念是“软屏障”。

通常，多线程库只提供“硬障碍”，其中所有线程必须在任何可以继续之前到达某个点。显然，在检查站B可以使用硬屏障。

使用软屏障可以带来更好的执行时间，尤其是因为检查点A和B之间的工作可能无法在线程之间进行负载平衡（即，已到达检查点A而非B的1个慢线程可能导致所有其他人在检查站B）之前等待屏障。

我尝试过使用原子来同步事物，我知道100％确定无法保证工作。例如，使用openmp语法，在并行部分开始之前：

shared_thread_counter = num_threads;  //known at compile time
#pragma omp flush

然后在检查站A：

#pragma omp atomic
shared_thread_counter--;

然后在检查站B（使用民意调查）：

#pragma omp flush
while (shared_thread_counter > 0) {
  usleep(1);  //can be removed, but better to limit memory bandwidth
  #pragma omp flush
}

我设计了一些实验，其中我使用原子来指示在完成之前的某些操作。这个实验大部分时间都可以使用2个线程，但是当我有很多线程（比如20或30）时，它会一直失败。我怀疑这是因为现代CPU的缓存结构。即使一个线程在执行原子减量之前更新了某个其他值，也不能保证按该顺序由另一个线程读取。考虑另一个值是缓存未命中且原子减量是缓存命中的情况。

回到我的问题，如何正确实施这个“软屏障”？是否有任何内置功能可以保证这种功能？我更喜欢openmp，但我熟悉其他大多数常见的多线程库。

现在作为一种解决方法，我在检查点B使用了一个硬屏障，我重新组织了我的代码，使检查点A和B之间的工作自动在线程之间进行负载平衡（有时候这很困难））。

感谢您的任何建议/见解：）

Answer 1

如何使用条件变量？我不确定是否提供了条件变量，因为我不熟悉OpenMP。

int counter = 0;
condition_variable cond;

// checkpoint A
++counter;
cond.notify_all();

// checkpoint B
cond.wait_until( counter >= NUM_THREADS );

在每个线程到达检查点A之前，没有线程可以通过检查点B.

如何在多线程c ++中实现“软屏障”

1 个答案: