C++のOpenMPの入れ子(ネスト)とスレッド番号の仕様について

前提・実現したいこと

C++でOpenMPを利用したプログラムを書いているのですが、parallel forを入れ子にした状態でスレッドの番号を重複せずに取得したいです。
入れ子にした状態だと、番号が重複してしまいます。
期待するスレッドの番号を重複せずに連番で得られるようにしたいです。
仕様的にomp_get_thread_num()は最後のスレッド分割した際の番号を取得するものなのでしょうか？
前段と後段の間でスレッドの番号の数を取得し、その数*後段のスレッド分割数をすれば計算することができるのはわかります。

発生している問題・エラーメッセージ

前段と後段でそれぞれスレッド分割をしているので、期待するスレッドの番号は0~~11なのですが、実際は0~~5がそれぞれ重複して表示されます。
内部の動作的には実際のスレッド番号が後段のスレッド分割の部分だけのスレッド番号だけになってしまい、それが前段で2回分割されていると思われます。

該当のソースコード

C++
1#include <omp.h>
2#include <iostream>
3
4int main()
5{
6	omp_set_dynamic(1);
7	omp_set_nested(1);
8#pragma omp parallel for 
9	for (int i = 0; i < 2; i++)
10	{
11#pragma omp parallel for 
12		for (int j = 0; j < 6; j++)
13		{
14#pragma omp critical 
15			{
16				std::cout << omp_get_thread_num() << std::endl;
17			}
18		}
19	}
20	return 0;
21}

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

VS2017

行動規範の内容に同意します

回答2件

仕様的にomp_get_thread_num()は最後のスレッド分割した際の番号を取得するものなのでしょうか？

はい。規格的にはそういうのを「チーム」と呼んでますが、omp_get_thread_num は、チーム内での一意な 0〜の連番を返します。

今回のようにネストしているケースでは、別々のチームが並行に実行されているため、この番号が重複して見えるということです。

なお、OpenMP規格的には、プログラム全体での稼働/待機スレッドを確実に識別する仕組みは無いと思います。

ところでLinuxの場合、OSで管理しているスレッドはgettidシステムコールというOSのAPIで識別できます。次のようにOSでのスレッド情報も出力するコードについて、CentOS7付属のgccでコンパイルし実行した結果を参考までに載せます。
番号が重複していても、スレッドとして別になっていることが分かります。

C++
1#include <omp.h>
2#include <iostream>
3#ifndef _GNU_SOURCE
4# define _GNU_SOURCE
5#endif
6#include <unistd.h>
7#include <syscall.h>
8 
9int main()
10{
11    omp_set_dynamic(1);
12    omp_set_nested(1);
13#pragma omp parallel for 
14    for (int i = 0; i < 2; i++)
15    {
16#pragma omp parallel for 
17        for (int j = 0; j < 6; j++)
18        {
19#pragma omp critical 
20            {
21                std::cout << "i=" << i << ", j=" << j << ", tid(omp)=" << omp_get_thread_num() << ", tid(OS)=" << syscall(SYS_gettid) << std::endl;
22            }
23        }
24    }
25    return 0;
26}

$ ./a.out
i=0, j=1, tid(omp)=1, tid(OS)=30522
i=0, j=2, tid(omp)=2, tid(OS)=30523
i=0, j=5, tid(omp)=5, tid(OS)=30527
i=0, j=4, tid(omp)=4, tid(OS)=30525
i=0, j=3, tid(omp)=3, tid(OS)=30524
i=0, j=0, tid(omp)=0, tid(OS)=30490
i=1, j=2, tid(omp)=2, tid(OS)=30528
i=1, j=5, tid(omp)=5, tid(OS)=30533
i=1, j=4, tid(omp)=4, tid(OS)=30532
i=1, j=3, tid(omp)=3, tid(OS)=30530
i=1, j=1, tid(omp)=1, tid(OS)=30526
i=1, j=0, tid(omp)=0, tid(OS)=30491

投稿2018/06/07 09:11

angel_p_57

総合スコア1681

m_yoko

2018/06/07 09:28

ありがとうございます。チームの概念を知らなかったので勉強になりました。よくよく考えてみるとユーザが挿入するコードの内側と外側でOpenMPが使われている場合、一番内側のチームの番号が返ってこないと都合が悪い時が多そうです。そのため、一番内側のチーム内での番号が返ってくるのは理にかなってる気がします。

行動規範の内容に同意します

ベストアンサー

仕様的にomp_get_thread_num()は最後のスレッド分割した際の番号を取得するものなのでしょうか？

いいえ。omp_get_thread_num()の戻り値は「該当関数を呼び出したスレッド自身の識別番号」です。

前段と後段の間でスレッドの番号の数を取得し、その数*後段のスレッド分割数をすれば計算することができるのはわかります。

残念ながら、その実装方法でしかあなたのやりたいことは実現できないと思います。

Microsoft Visual C++はOpenMP 2.0仕様までしかサポートしないため、後述するOpenMPプラグマ記述を使えません。このomp parallel for collapse(N)記法にはOpenMP 3.0仕様以降のサポートが必要です。

GCCでの実行結果: http://coliru.stacked-crooked.com/a/0e8a4e1c5d8c7cbd

C++
1// OpenMP 3.0以降の仕様準拠したC++コンパイラ（GCC, Clangなど）
2#include <omp.h>
3#include <iostream>
4
5int main()
6{
7  // 実行環境によっては明示指定不要
8  omp_set_num_threads(12);
9
10#pragma omp parallel for collapse(2)
11  for (int i = 0; i < 2; i++)
12  {
13    for (int j = 0; j < 6; j++)
14    {
15#pragma omp critical 
16      {
17        std::cout << i << "," << j << " #" << omp_get_thread_num() << std::endl;
18      }
19    }
20  }
21}

安直なWorkaroundコードを書いておきます。

MSVCでの実行結果: http://rextester.com/CLLT45018

C++
1// OpenMP 2.0仕様準拠コンパイラ向け（MSVC）
2#include <omp.h>
3#include <iostream>
4
5int main()
6{
7  // 実行環境によっては明示指定不要
8  omp_set_num_threads(12);
9
10#pragma omp parallel for
11  for (int ij = 0; ij < 2*6; ij++)
12  {
13    int i = ij / 6, j = ij % 6;
14#pragma omp critical 
15    {
16      std::cout << i << "," << j << " #" << omp_get_thread_num() << std::endl;
17    }
18  }
19}