Question

我使用反向锁作为信号量来表示队列更新（请注意注释掉的Sleep(1)，稍后将使用它）：

#include <stdio.h>
#include <omp.h>
#include <queue>
#include <stdint.h>
#include <windows.h>

class ThreadLock
{
protected:
  omp_lock_t lock;

public:
  ThreadLock() {
    omp_init_lock(&lock);
  }
  ~ThreadLock() {
    omp_destroy_lock(&lock);
  }

  void acquire() {
    omp_set_lock(&lock);
  }

  void release() {
    omp_unset_lock(&lock);
  }
};

std::queue< uint32_t > g_queue;
ThreadLock g_lock;

void producer()
{
  uint32_t seq = 0;
  g_lock.acquire();
  while (true) {
    Sleep(200);
    #pragma omp critical
      g_queue.push(++seq);
    printf("Produced %u\n", seq);

    g_lock.release();
    //Sleep(1);
    g_lock.acquire();
  }
  g_lock.release();
}

void consumer()
{
  while (true) {
    // Lock if empty
    if (g_queue.empty()) {
      printf("[Consumer] Acquiring lock\n");
      g_lock.acquire();
      g_lock.release();
      printf("[Consumer] Released lock\n");
      if (g_queue.empty()) {
        printf("Still empty\n");
        Sleep(100);
        continue;
      }
    }

    #pragma omp critical
    {
      printf("Consumed %u\n", g_queue.front());
      g_queue.pop();
    }
  }
}

int main(int argc, char* argv[])
{
  #pragma omp parallel sections
  {
    #pragma omp section
      consumer();
    #pragma omp section
      producer();
  }

  return 0;
}

此代码包含竞争条件，这会在一段时间后停止消费者：

[Consumer] Acquiring lock
Produced 1
Produced 2
[Consumer] Released lock
Consumed 1
Consumed 2
[Consumer] Acquiring lock
Produced 3
Produced 4
Produced 5
Produced 6
Produced 7
Produced 8
Produced 9
Produced 10
Produced 11
Produced 12
Produced 13
Produced 14
Produced 15
Produced 16
Produced 17
Produced 18
Produced 19

似乎生产者线程正在通过释放/获取而没有上下文切换。精细。让我们通过取消注释Sleep(1)：

来强制它

[Consumer] Acquiring lock
Produced 1
[Consumer] Released lock
Consumed 1
[Consumer] Acquiring lock
[Consumer] Released lock
Still empty
[Consumer] Acquiring lock
Produced 2
[Consumer] Released lock
Consumed 2
[Consumer] Acquiring lock
[Consumer] Released lock
Still empty
[Consumer] Acquiring lock
Produced 3
[Consumer] Released lock
Consumed 3

注意到那些Still empty行？看起来消费者设法在生产者的发布/获取线之间进行额外的处理。

我知道在消费者线程中添加另一个Sleep(1)可以解决问题。但我觉得代码中这些固定的人为延迟是错误的（Sleep(200)不算数，它仅用于演示目的。）

如何以正确的方式使用OpenMP并且没有高于2.0的OpenMP版本？

Answer 1

您的代码中存在一些问题。你正在混合sleep和锁 - 这没有多大意义。你真正想要的是一个锁的组合 - 用于保护队列上的所有操作 - 和条件变量 - 以获得有关元素插入的通知。不幸的是，OpenMP不为条件变量提供原语。您还可以对队列中的元素数量使用计数信号量 - 这在OpenMP中也不可用。

然后存在饥饿的问题，你尝试用taskyield解决 - 无论操作系统切换任务的提示如何，它都不会是完美的。您可以考虑使用OpenMP任务+ std::lock（但这不是OpenMP 2.0）。

在一天结束时，OpenMP不太适合这种工作。 OpenMP更专注于拥有1个线程 - 1个核心映射和分布并行循环。您可以将OpenMP线程与C ++ 11 std::condition_variable / g_queue.empty()结合使用。虽然它可能在实践中起作用，但标准并没有正式支持。

注意：保护队列中的操作时，必须保护所有电话，包括{{1}}。

当其他线程正在等待它时，由同一线程重新获取openmp锁

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