openmp：即使有深度限制，遞歸任務也比順序任務慢

Question

我有一棵很大的二叉樹，我想在上面進行某些昂貴的計算。 我想使用openmp及其任務編譯指示來並行化這些方法。

作為測試，我並行化了freeTree函數，並創建了一個很大的示例測試樹。 為了防止產生許多任務，我將任務創建限制在樹的前兩個級別。 因此，實際上僅創建了4個任務。

下面是最小的工作示例：

#include <chrono>
#include <iostream>

class Node {
public:
    int data;
    Node* l;
    Node* r;

    Node(Node* left, Node* right) : l(left), r(right) {}
};

Node* createRandomTree(int depth) {
    if (depth == 0)
        return new Node(NULL, NULL);

    return new Node(createRandomTree(depth - 1), createRandomTree(depth - 1));
}

void freeTree(Node* tree) {
    if (tree == NULL) return;

    freeTree(tree->l);
    freeTree(tree->r);

    delete tree;
}

void freeTreePar(Node* tree, int n = 0) {
    if (tree == NULL) return;

    Node *l = tree->l, *r = tree->r;

    if (n < 2) {
        #pragma omp task
        freeTreePar(l, n + 1);
        #pragma omp task
        freeTreePar(r, n + 1);
    } else {
        freeTree(tree->l);
        freeTree(tree->r);
    }

    // taskwait is not necessary
    delete tree;
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    std::chrono::time_point<std::chrono::system_clock> start, end;

    Node* tree = createRandomTree(22);
    start = std::chrono::system_clock::now();

    #pragma omp parallel shared(tree)
    {
        #pragma omp single nowait
        freeTreePar(tree);
    }
    end = std::chrono::system_clock::now();

    std::chrono::duration<double> elapsed_seconds = end-start;
    std::time_t end_time = std::chrono::system_clock::to_time_t(end);

    std::cout << "finished computation at " << std::ctime(&end_time)
              << "elapsed time: " << elapsed_seconds.count() << "s\n";

    return 0;
}

當我運行此代碼時，大約需要0.38秒才能釋放樹。 但是，如果我直接調用freeTree(root) ，則只需0.2秒。 因此，即使樹很大（2 ^ 22個元素），並且即使在此特定測試用例中任務的大小相等，使用並行方法也無法提高性能。

難道我做錯了什么？ 您知道我如何改進此代碼嗎？ 謝謝！

Answer 1

有些任務實際上不能並行化，因為某些資源一次只能由一個線程訪問（線程安全）。 這就是動態內存的情況。

現在，malloc / free基本上是線程安全的。

=>將對每個malloc / free執行一次鎖定。

因此，您不能輕松地改進這種代碼。