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多核下写高性能并行程序
什么样的程序执行效率高?
程序的数据和指令都在cache中,没有cache miss出现。
所以如何让并行程序性能高基本可以演变成 如何减少cache miss?
尤其是多核下,并行程序cache的问题已经无法回避了,否则并行的效率还没有一个线程高。
写程序的时候MESI协议要时刻浮现在眼前。
借用一句歌词:现在不是从前了,兔子比狐狸狡猾了。
1.绞尽所有的脑汁,避免使用全局变量,尤其是程序运行过程中可能修改的变量。所有线程只读的变量可以放松一丁点儿要求。
2.per thread per core。每个core运行一个线程,每个线程运行在一个cpu core上。
3.Keep data structures per core。每个core仅仅修改自己的数据结构。
4.Keep data structures cache alignment。保证结构体定义的时候cache line对齐。可以自己添加pad,也可以用gcc提供的__attribute__。
5.避免false sharing。定义数据结构的时候不能这么搞: int num[CPU_NUMS],这样在for循环中对num[i]++的时候就会造成false sharing。这也是为什么结构体定义要cache line对齐。
6. Lock-free data structures。锁的代价是巨大的,搞不好还会死锁,多核间通信用lock-free fifo。
7.cpu affinity。线程创建后立即绑定到具体的core上,然后再 进行分配内存,保证内存分配在自己的领土这边。
8.分支预测。使用gcc提供的likely和unlikely。
9.公共子表达式消除。一个函数中如果多次用到同一个表达式,可以开始的时候定义一个指针。
10.循环中消除指针引用。比如下面这样:
for(i=0; i< 1000; i++)
{
*dest++;
}
可以先定义一个局部变量进行累加,最后再把局部变量赋值给指针。
11.X86平台intel提供了很多的sse指令,尤其是在字符串的搜索和查找方面。
12.多用perf tool。
暂时想到的先记录下来,找个时间给出具体的代码逐条举例说明一下。
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