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OpenMP是一个面向共享存储的多CPU多线程并行编程接口。
共享存储是指所有CPU不需要网络连接而访问到同一块内存。所以OpenMP只局限于在单机之中进行并行。
目前混合并行编程都是通过OpenMP和MPI共同完成，其中MPI(消息传递接口)封装了socket，它能通过网络
连接在不同节点之间进行数据通信和共享。
OpenMP是fork-join模型
在我们使用OpenMP编写一个C程序时，有串行的程序块，也有并行的程序块。
进入main函数，主线程(master thread)会从上往下运行串行块，当碰到并行程序时，
它会fork出许多子线程去执行不同的任务，等到所有的子线程都完成时(这里有同步机制)再join，
join之后是主线程在运行。再碰到并行块的时候会再fork。
OpenMP的构成
- 编译指导语句
- 运行时库函数(Runtime Library)
- 环境变量
编译指导语句格式
#pragma omp <directive> [clause, ...]
注意它是以注释的方式出现的，如果正常gcc编译则会将其看成注释，得到的是一个串行程序，如果加上-fopenmp则会编译程并行程序
常用的directive
- parallel：用在并行结构块之前，表示要并行
- for：用在for循环之前，openmp会自动分配数据且并行化处理，它默认数据列表是私有的
- sections：可并行执行的代码段各自用section标出
- criticial ：表示临界区
- single ：用在并行区域中，表示只被一个线程执行
- flush : 刷新
- barrier ：栅栏，用来同步，碰到栅栏，所有程序都执行到barrier才能继续往下执行。
常用的clause
- private：声明后面的变量是线程私有的
- shared：声明后面的变量是所有线程共享的
- default：设置默认下变量的共享属性，有shared和none，none是指不启用默认
- firtstprivate：首先它是私有变量，但其初始值是主线程中同名变量的值
- lastprivate：私有变量，将最后一个线程中变量的结果复制到主线程的同名变量中
- reduction：指定哪些变量在并行处理结束后需要做规约(求向量所有元素的和就是典型 的规约操作)
- copyin：指定一个threadprivate变量需要用主线程同名变量进行初始化
简单示例1
hello_omp.c
#include <omp.h>
#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
int nthreads, tid;
/* Fork a team of threads giving them their own copies of variables */
#pragma omp parallel private(nthreads, tid)
{
/* Obtain thread number */
tid = omp_get_thread_num();
nthreads = omp_get_num_threads();
printf("Hello World from thread %d of %d\n", tid, nthreads);
}
}
gcc编译
gcc -fopenmp hello_omp.c -o hello_omp
运行结果：
Hello World from thread 3 of 8
Hello World from thread 0 of 8
Hello World from thread 6 of 8
Hello World from thread 2 of 8
Hello World from thread 4 of 8
Hello World from thread 1 of 8
Hello World from thread 7 of 8
Hello World from thread 5 of 8
简单示例2
#include <omp.h>
#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
int sum = 0;
int array[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
#pragma omp parallel for /*for中的迭代变量i默认是私有的*/
for (int i = 0; i < 10; i++) {
sum += array[i];
}
printf("sum = %d", sum);
return 0;
}
运行结果
sum = 55
