简单的基于任务的 OpenMP 应用程序挂起

Question

下面的小程序（online version）试图计算一个64×64的正方形的面积，通过递归地分成四个正方形，直到最小的正方形有单位长度（几乎不是最优的）。但由于某种原因，程序挂起。哪里做错了？

#include <iostream>

unsigned compute( unsigned length )
{
    if( length == 1 ) return length * length;

    unsigned a[4] , area = 0 , len = length/2;

    for( unsigned i = 0; i < 4; ++i )
    {
        #pragma omp task
        {
            a[i] = compute( len );
        }

        #pragma omp single
        {
            area += a[i];
        }
    }

    return area;
}

int main()
{
    unsigned area , length = 64;

    #pragma omp parallel
    {
        area = compute( length );
    }

    std::cout << area << std::endl;
}

Answer 1

single 构造充当团队中所有线程的隐式屏障。然而，并非团队中的所有线程都会遇到这个单块，因为不同的线程在不同的递归深度下工作。这就是您的应用程序挂起的原因。

无论如何你的代码都不正确。在你的任务块之后，a[i]还没有分配，所以你不能立即使用它！您必须等待任务完成。当然你不应该在循环内这样做，否则任务分配不会利用任何并行性。解决方案是在循环结束时执行此操作。您还必须将 a 指定为共享才能使输出可见：

for( unsigned i = 0; i < 4; ++i )
{
    #pragma omp task shared(a)
    {
        a[i] = compute( len );
    }
}
#pragma omp taskwait
for( unsigned i = 0; i < 4; ++i )
{
    area += a[i];
}

请注意，缩减没有包含 single 结构！计算由任务执行，因此只有一个线程应该拥有自己的本地 area。但是，在您第一次生成任何任务之前，您需要一个 single 结构：

#pragma omp parallel
#pragma omp single
{
    area = compute( length );
}

简单来说，这会打开一个并行区域，其中包含一组线程，并且只有一个线程开始初始计算。其他线程将使用 task 构造接手此初始线程稍后生成的任务。这就是任务分配的意义所在。

Answer 2

受关于 taskwait 以及如何避免它的讨论的启发，我在下面展示了原始代码的一个稍微修改过的版本。请注意，在这种情况下，单个构造末尾的隐含屏障确实是必要的。

unsigned tp_area = 0;
#pragma omp threadprivate(tp_area)

void compute (unsigned length)
{
  if (length == 1)
    {
      tp_area += 1;
      return;
    }

  unsigned len = length / 2;

  for (unsigned i = 0; i < 4; ++i)
    {
#pragma omp task
      {
        compute (len);
      }
    }
}

int main ()
{
  unsigned area, length = 64;

#pragma omp parallel
  {
#pragma omp single
    {
      compute (length);
    }
#pragma omp atomic
    area += tp_area;
  }

  std::cout << area << std::endl;
}

简单的基于任务的 OpenMP 应用程序挂起

Simple task-based OpenMP application hangs

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