NVIDA的CUDA"__syncthreads()"在传统C++中的等价物是什么。如何专业地同步线程？
What is NVIDA's CUDA '__syncthreads()' equivalent in conventional C++. How to synchronize threads professionally?
我的应用程序中有 4 个线程。一个是主线程，另外 3 个是工作线程。我希望这 3 个工作线程中的前 2 个生成数据，第三个在生成数据时写入数据。数据生成器线程应同步，以便它们并行运行（同时启动"for"循环的每次迭代）。如果 CPU 足够快，编写器线程应该一直在写入。我不知道如何在C++中专业地同步所有这 3 个线程，所以我编写的代码就像有"__syncthreads()"函数来表示我的意思最好的方式。在传统C++中是否有CUDA C'__syncthreads()'的等价物？如果没有，那么如何以我想要的方式最佳地实现同步？（我不喜欢代码中的那些while循环。它们只是不必要地提高了 CPU 利用率）
volatile bool write_flag ;
int main(int argc, char **argv)
{
...
write_flag = false ; // nothing to write at the beginning
...
HANDLE *trdHandles = new HANDLE[WORKING_THREADS] ;
int IDs[] = {0, 1} ; // IDs for generator threads
trdHandles[0] = CreateThread(NULL, 0, generator, &IDs[0], 0, NULL) ; // 1st data generator thread
if(trdHandles[0] == NULL)
ExitProcess(0) ;
trdHandles[1] = CreateThread(NULL, 0, generator, &IDs[1], 0, NULL) ; // 2nd data generator thread
if(trdHandles[1] == NULL)
ExitProcess(0) ;
trdHandles[2] = CreateThread(NULL, 0, writer, f_out, 0, NULL) ; // writer thread
if(trdHandles[2] == NULL)
ExitProcess(0) ;
...
}
WINAPI DWORD generator(LPVOID lpParam)
{
int *ID = static_cast<int*>(lpParam) ;
dataGen(*ID) ;
return 0 ;
}
void dataGen(int id)
{
...
for(int aa = 0; aa < cycles; aa++)
{
__syncthreads() ;
... // both threads generate data here in parallel
while(write_flag) // don't generate data too fast. Wait for writes to complete (this flag is initially set to 'false')
;
setBuffers(id, aa) ; // for swapping in/out buffers
if(id == 0) // only one thread needs to set the flag
write_flag = true ;
}
}
WINAPI DWORD writer(LPVOID lpParam)
{
ofstream *f_out = static_cast<ofstream*>(lpParam) ;
while(1)
{
if(write_flag)
{
f_out->write(out_buffer0, chunk_len) ;
f_out->write(out_buffer1, chunk_len) ;
write_flag = false ;
if(!finish)
continue ;
else
return 0 ;
}
}
}
查找屏障模式的实现，如信号量小书第 3.5 节中所述。
屏障模式用于同步线程，就像您描述的那样。
C++没有
对多线程的直接支持（直到C++11）。您必须使用操作系统服务来实现多线程和同步。在Windows上有一组丰富的同步功能。对于你的方案，请查看等待函数和事件函数。将SetEvent和WaitForMultipleObjects结合起来将是一个可行的解决方案。
《信号量小书》这本书还不错，但是它集中在一般的编程方面，而不仅仅是我预期的C++。但是这本书帮助了我，因为我比没有它更快地找到了详细的C++屏障模式解释。读完这篇文章后：
http://adilevin.wordpress.com/2009/06/04/locking-mechanisms/
而这个：
http://adilevin.wordpress.com/category/multithreading/（屏障主要功能部分）
我只需要花一点时间来解决我的问题。我通过使用一个bool标志、Semaphore对象和主要WaitForSingleObject()调用的某种组合来解决它，如下面的代码所示。我确定它可以工作，因为在运行时没有断言错误。它是类似于我的应用程序代码的完整代码，但这个代码仅代表我解决问题的方式。如果您对这段代码有任何建议 - 如果它可以以更好的方式实现，那么请回答。
#include <iostream>
#include <conio.h>
#include <stdio.h>
#include <windows.h>
#include <sstream>
#include <cassert>
#define THREADS_NUM 3
WINAPI DWORD generator(LPVOID lpParam) ;
WINAPI DWORD writer(LPVOID lpParam) ;
void dataGen(int id) ;
void locker() ;
void sync_msg_display(std::string msg) ;
volatile bool write_flag = false, finish = false ;
volatile long entered_num ;
int time0 = 950, time1 = 1050, time2 = 550 ;
HANDLE sem0, sem1, sem2 ;
using namespace std ;
int main(void)
{
HANDLE trdHandles[THREADS_NUM] ;
int IDs[THREADS_NUM] ;
for(int aa = 0; aa < THREADS_NUM; aa++)
IDs[aa] = aa ;
entered_num = 0 ;
sem0 = CreateSemaphore(NULL, 0, 4096, NULL) ;
for(int aa = 0; aa < THREADS_NUM - 1; aa++)
trdHandles[aa] = CreateThread(NULL, 0, generator, &IDs[aa], 0, NULL) ;
trdHandles[THREADS_NUM - 1] = CreateThread(NULL, 0, writer, &IDs[THREADS_NUM - 1], 0, NULL) ;
for(int aa = 0; aa < THREADS_NUM; aa++)
if(trdHandles[aa] == NULL)
ExitProcess(0) ;
WaitForMultipleObjects(THREADS_NUM, trdHandles, true, INFINITE) ;
for(int aa = 0; aa < THREADS_NUM; aa++)
CloseHandle(trdHandles[aa]) ;
CloseHandle(sem0) ;
CloseHandle(sem1) ;
CloseHandle(sem2) ;
cout << "finished !" << endl ;
getch() ;
return 0 ;
}
WINAPI DWORD generator(LPVOID lpParam)
{
int id = *(static_cast<int*>(lpParam)) ;
dataGen(id) ;
return 0 ;
}
WINAPI DWORD writer(LPVOID lpParam)
{
LONG prev ;
sem1 = CreateSemaphore(NULL, 0, 4096, NULL) ;
sem2 = CreateSemaphore(NULL, 0, 4096, NULL) ;
while(1)
{
WaitForSingleObject(sem1, INFINITE) ;
write_flag = true ;
sync_msg_display("Write started.") ;
Sleep(time2) ;
sync_msg_display("Write finished.") ;
write_flag = false ;
ReleaseSemaphore(sem2, 2, &prev) ;
if(finish)
return 0 ;
}
}
void dataGen(int id)
{
LONG prev ;
stringstream ss ;
for(int aa = 0; aa < 20; aa++)
{
if(id == 0)
{
ss << aa ;
sync_msg_display("Generator thread no. 0 iteration no. " + ss.str() + " start.") ;
ss.str("") ;
if(aa % 2)
Sleep(time0) ;
else
Sleep(time1) ;
ss << aa ;
sync_msg_display("Generator thread no. 0 iteration no. " + ss.str() + " complete.") ;
ss.str("") ;
}
else
{
ss << aa ;
sync_msg_display("Generator thread no. 1 iteration no. " + ss.str() + " start.") ;
ss.str("") ;
if(aa % 2)
Sleep(time1) ;
else
Sleep(time0) ;
ss << aa ;
sync_msg_display("Generator thread no. 1 iteration no. " + ss.str() + " complete.") ;
ss.str("") ;
}
if(write_flag) // don't generate data too fast. Wait for writes to complete (this flag is initially set to 'false')
WaitForSingleObject(sem2, INFINITE) ;
assert(!write_flag) ;
Sleep(10) ; ////
assert(!write_flag) ;
locker() ;
if(id == 0) // only one thread needs to set the flag
ReleaseSemaphore(sem1, 1, &prev) ;
}
locker() ;
if(id == 0)
finish = true ;
}
void locker()
{
LONG prev ;
if(InterlockedIncrement(&entered_num) < 2)
WaitForSingleObject(sem0, INFINITE) ;
else
{
entered_num = 0 ;
ReleaseSemaphore(sem0, 1, &prev) ;
}
}
void sync_msg_display(string msg)
{
HANDLE lock = CreateMutex(NULL, FALSE, "mutex") ;
WaitForSingleObject(lock, INFINITE) ;
cout << msg << endl ;
ReleaseMutex(lock) ;
CloseHandle(lock) ;
}
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