OpenMP编程的任务调度控制

在OpenMP的for任务分担中，各个线程的任务划分是可以由程序员控制调整的。考虑这样一种情况，当在一个循环中每次迭代的计算量不相等时，如果根据系统默认简单的给每个线程分配相同次数的迭代量的话，会导致有些线程先执行玩，有些线程后执行完，造成CPU核的空闲，降低程序的运行效率。这种情况下就有必要人为的对各个线程的任务划分进行分配。

例如对如下的循环：

#pragma omp parallel for
	for (int i = 0; i < 100; i++)
	{
		cout << i*i << endl;
	}

显然最后几次的计算量是远远大于前几次的计算量的，解决这种由于各个线程间均分迭代次数造成的负载不平衡的问题，可以通过schedule子句的使用来避免。

schedule子句的用法

使用格式：

schedule（type，size）

type表示调度类型，共有4种类型可选：

• static
• dynamic
• guided
• runtime

size参数定义了迭代次数最小的划分单位，每个线程依次分配size个迭代次数。

static静态调度

#include<iostream>
#include"omp.h"

using namespace std;

void main()
{
#pragma omp parallel for schedule(static,3)
	for (int i = 0; i < 9; i++)
	{
		printf("i=%d, thread_id=%d\n", i, omp_get_thread_num());
	}
	system("pause");
}

输出：

从打印结果可以看出每个线程依次分配到3个连续的迭代计算。

dynamic动态调度

动态调度是动态的将迭代分配到各个线程上，可以使用size参数也可以不使用size参数，不适用size参数情况下size值默认为1，根据每个线程的完成情况每次再分配2个迭代给已完成迭代任务的线程，使用size参数则每次分配size个迭代次数。较快迭代完成的线程可能执行更多次迭代，较慢的线程执行较少的迭代，以此来解决各线程间负载分配不均衡的问题。

示例：

#include<iostream>
#include"omp.h"

using namespace std;

void main()
{
#pragma omp parallel for schedule(dynamic,2)
	for (int i = 0; i < 12; i++)
	{
		printf("i=%d, thread_id=%d\n", i*i*i*i, omp_get_thread_num());
	}
	system("pause");
}

输出：

执行乘法运算，i比较小的时候计算量小，所以可以看到编号为0的线程执行了6次，编号为1、2和3的线程分别执行了2次。

guided调度

guided调度跟dynamic动态调度类似，是一种采用指导性的启发式自调度方法。刚开始时候每个线程会分配到较大的迭代块，之后每次分配到的迭代块会以指数级下降，直到下降到自定义的size大小，如果没有定义size，则默认为1。

runtime调度

runtime调度根据运行时的环境变量OMP_SCHEDULE来确定调度类型，最后还是会落实到schedule、dynamic和guided中的一种上来。

例如在unix系统中，可以使用setenv命令来设置OMP_SCHEDULE环境变量：

setenv OMP_SCHEDULE “dynamic, 2”

如果程序中选择runtime调度，那么上述命令设置调度类型为动态调度，动态调度的size为2。在windows环境中，可以在“系统属性|高级|环境变量”对话框中进行设置环境变量。

sections制导指令

for制导指令用于迭代计算的任务分配，sections制导指令用于非迭代计算的任务分配，sections的语法格式如下：

#pragma omp parallel sections[子句]

#include<iostream>
#include"omp.h"

using namespace std;

void main()
{
#pragma omp parallel sections
	{
#pragma omp section
		{
			for (int i = 0; i < 4; i++)
			{
				printf("i=%d, thread_id=%d\n", i, omp_get_thread_num());
			}
		}
#pragma omp section
		{

			for (int i = 0; i < 4; i++)
			{
				printf("j=%d, thread_id=%d\n", i, omp_get_thread_num());
			}
		}
	}
	system("pause");
}

输出：

sections语句块中一共有2个section段落，所以生成了2个线程并行执行。

single制导指令

在parallel制导指令产生的并行域中的语句，一般会默认生成4个不同的线程对相同的语句分别执行一次，如果想要其中某些操作只执行一次，可以使用single制导指令，其后的语句块只会被单个线程执行。

#include<iostream>
#include"omp.h"

using namespace std;

void main()
{
#pragma omp parallel
	{
#pragma omp single
		{
			printf("single thread_id=%d\n", omp_get_thread_num());
		}

		printf("多线程执行，thread_id=%d\n", omp_get_thread_num());
	}
	system("pause");
}

输出：

由single引导的语句块只执行了一次，第二个printf语句没有single指令，所以被4个不同的线程分别执行了一次。