マルチコア・パフォーマンスの管理

スレッドを処理するコアが変更されないようにすることで、マルチコア・プロセッサーのシステムで最良のパフォーマンスを得ることができます。このためには、スレッドにアフィニティー・マスクを設定し、スレッドと CPU コアをバインドします。以下のいずれかのオプションを使用します。

• OpenMP* の機能、例えば、インテルの OpenMP* ライブラリーを使用して KMP_AFFINITY 環境変数を設定 (利用可能な場合)
• システム関数 (この後のサンプルを参照)
• インテル® TBB の機能 (利用可能な場合、例えば、tbb::affinity_partitioner クラス (詳細は、https://www.threadingbuildingblocks.org/documentation を参照) を使用する)

以下のパフォーマンス問題について考えてみます。

• システムにそれぞれ 2 つのコアがある 2 つのソケットがある (合計 4 コア)。
• アプリケーションは、OpenMP* スレッド数を 2 に設定し、インテル® MKL を呼び出して高速フーリエ変換を実行します。 呼び出しの実行時間は、実行ごとに大きく異なります。

この問題を解決するには、インテル® MKL を呼び出す前に、KMP_AFFINITY 環境変数や sched_setaffinity システム関数を使用して、各 OpenMP* スレッドのアフィニティー・マスクを設定します。以下のコードサンプルは、オペレーティング・システムでアフィニティー・マスクを設定してこの問題を解決する方法を示しています。このコードは、システム関数 sched_setaffinity を呼び出して異なるソケットのコアにスレッドをバインドします。 その後、インテル® MKL FFT 関数が呼び出されます。

        
#define _GNU_SOURCE //for using the GNU CPU affinity
// (works with the appropriate kernel and glibc)
// Set affinity mask
#include <sched.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <omp.h>
int main(void) {
	int NCPUs = sysconf(_SC_NPROCESSORS_CONF);
	printf("Using thread affinity on %i NCPUs\n", NCPUs);
#pragma omp parallel default(shared)
	{
		cpu_set_t new_mask;
		cpu_set_t was_mask;
		int tid = omp_get_thread_num();
		
		CPU_ZERO(&new_mask);
		
		// 2 packages x 2 cores/pkg x 1 threads/core (4 total cores)
		CPU_SET(tid==0 ? 0 : 2, &new_mask);
		
		if (sched_getaffinity(0, sizeof(was_mask), &was_mask) == -1) {
			printf("Error: sched_getaffinity(%d, sizeof(was_mask), &was_mask)\n", tid);
		}
		if (sched_setaffinity(0, sizeof(new_mask), &new_mask) == -1) {
			printf("Error: sched_setaffinity(%d, sizeof(new_mask), &new_mask)\n", tid);
		}
		printf("tid=%d new_mask=%08X was_mask=%08X\n", tid,
						*(unsigned int*)(&new_mask), *(unsigned int*)(&was_mask));
	}
	// Call Intel MKL FFT function
	return 0;
}
 
        

インテル® コンパイラーで、以下のコマンドを使用してアプリケーションをコンパイルします。

icc test_application.c -openmp 

test_application.c は、アプリケーションのファイル名です。

アプリケーションをビルドします。例えば、次のように環境変数を使用してスレッド数を設定し、ビルドしたアプリケーションを 2 スレッドで実行します。

env OMP_NUM_THREADS=2 ./a.out

上記の例で使用されている sched_setaffinity 関数の詳細については、Linux* プログラマーズ・マニュアル (man ページ形式) を参照してください。