OpenMP 并行区域中的 std::vector push_back 会导致错误共享吗？

Question

下面的示例代码是我的工作代码的简化版本。在此代码中，写入共享变量仅在调用 std::vector::push_back 的最后一行完成。

std::vector<struct FortyByteStruct> results;

#pragma omp parallel for num_threads(8)
for (int i = 0; i < 250; i++)
{
    struct FortyByteStruct result = some_heavy_work(i);

    #pragma omp critical
    {
        results.push_back(result);
    }
}

我想知道这个 push_back 操作是否会导致错误共享，让我有机会通过摆脱它来进一步优化。在深入研究这个问题之前，我决定先做一些基准测试。

对于chrono，我分别测量了some_heavy_work()和临界区的挂钟执行时间。后者的执行时间是前者的 10^(-4) 倍，所以我得出结论，无论是否涉及虚假共享，优化这部分几乎没有任何好处与否。

无论如何，我仍然很好奇虚假分享是否是这里的一个问题。我是否必须查看 std::vector 的内部实现？任何启示将不胜感激。（我在 VS2015 上）

Answer 1

我不是 std::vector 实现方面的专家，但我很确定它不会检查是否有另一个进程正在同时写入。

不过，这里有两个建议：

是的，关键操作的开销很小，但与并行执行 'some_heavy_work' 的收益相比可以忽略不计（我猜……）。所以，有疑问，我会把它留在那里
你应该检查关键和原子之间的区别 (openMP, atomic vs critical?)。

希望对您有所帮助

Answer 2

鉴于您的FortyByteStruct可能小于缓存行（通常为 64 字节），因此在写入结果数据时可能会出现错误共享。然而，这几乎没有什么意义，因为它会被关键部分的成本所掩盖 - 以及修改 vector 本身（不是它的数据）的 "true" 共享。您不需要知道 std::vector 的实现细节——只需要知道它的数据在内存中是连续的并且它的状态（指向 data/size/capacity 的指针）在内存中矢量变量本身。当多个线程以不受保护的方式访问同一缓存行上的单独数据时，通常会出现错误共享问题。请记住，虚假共享不会影响正确性，只会影响性能。

假共享的一个稍微不同的例子是当你有一个 std::vector<std::vector<struct FortyByteStruct>> 并且每个线程执行一个不受保护的 push_back 时。我解释的很详细.

在您的示例中，已知向量的总大小，最好的方法是在循环之前调整向量的大小，然后只分配 results[i] = result。这避免了关键部分，并且 OpenMP 通常以几乎没有错误共享的方式分布循环迭代。您还会得到 results.

的确定性顺序

也就是说，当你通过测量确认时间是由some_heavy_work支配的时候，你就可以了。

OpenMP 并行区域中的 std::vector push_back 会导致错误共享吗？

Would this std::vector push_back in OpenMP parallel region result in false-sharing?

c++

openmp

stdvector

false-sharing