OpenBLAS高性能计算库使用指南

秦俐冶Kirby

于 2025-06-06 09:06:20 发布

阅读量257

点赞数 4

CC 4.0 BY-SA版权

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/gitblog_00719/article/details/148465352

OpenBLAS高性能计算库使用指南

OpenBLAS 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/ope/OpenBLAS

内存管理问题解析与解决方案

当使用OpenBLAS时，可能会遇到"Program is Terminated. Because you tried to allocate too many memory regions"错误。这是由于OpenBLAS内部管理着一个内存缓冲区池，其数量由MAX_CPU_NUMBER×2决定。这个错误表明程序超出了缓冲区数量限制。

解决方案有以下几种：

编译时增加NUM_THREADS参数值，例如：
```
make NUM_THREADS=32
或
make NUM_THREADS=64
```
值得注意的是，即使构建单线程版本，如果多线程程序调用SGEMM等函数，仍可能触发此问题。在这种情况下，程序可能会直接崩溃或抛出段错误而不显示警告信息。

多线程环境下的最佳实践

在已有多线程的应用程序中使用OpenBLAS时，需要注意线程冲突问题。以下是几种配置方案：

环境变量设置：
```
export OPENBLAS_NUM_THREADS=1
```
运行时动态设置：
```
openblas_set_num_threads(1);
```
编译单线程版本：
```
make USE_THREAD=0
```
对于使用OpenMP并行化的应用程序，建议使用以下参数编译OpenBLAS：
```
make USE_OPENMP=1
```

运行时目标架构选择

当使用DYNAMIC_ARCH编译时，可以通过环境变量手动选择内核：

export OPENBLAS_CORETYPE=Haswell

在程序中，可以使用以下函数获取当前使用的目标架构：

char* openblas_get_corename();

线程亲和性控制

OpenBLAS默认不设置处理器亲和性。如需禁用线程亲和性，有以下两种方式：

运行时禁用：
```
export OPENBLAS_MAIN_FREE=1
```
编译时禁用：在Makefile.rule中设置：
```
NO_AFFINITY=1
```

库链接指南

动态链接

gcc -o test test.c -I /path/to/OpenBLAS/include/ -L/path/to/OpenBLAS/lib -lopenblas

注意事项：

多线程版本需添加-lpthread
包含LAPACK函数需添加-lgfortran或其他Fortran库

静态链接

gcc -o test test.c /path/to/libopenblas.a

完整静态链接示例：

gcc -static -I/opt/OpenBLAS/include -L/opt/OpenBLAS/lib -o my_program my_program.c -lopenblas -lpthread

常见错误解决：若未添加-lpthread，可能出现undefined reference to pthread_mutex_lock等错误。

编程实例详解

CBLAS接口调用示例

#include <cblas.h>
#include <stdio.h>

void main()
{
  double A[6] = {1.0,2.0,1.0,-3.0,4.0,-1.0};
  double B[6] = {1.0,2.0,1.0,-3.0,4.0,-1.0};
  double C[9] = {.5,.5,.5,.5,.5,.5,.5,.5,.5};
  
  cblas_dgemm(CblasColMajor, CblasNoTrans, CblasTrans,
              3,3,2,1,A,3,B,3,2,C,3);

  for(int i=0; i<9; i++)
    printf("%lf ", C[i]);
  printf("\n");
}

编译命令：

gcc -o test_cblas test_cblas_dgemm.c -I /path/to/OpenBLAS/include/ \
-L/path/to/OpenBLAS/lib -lopenblas -lpthread -lgfortran

BLAS Fortran接口调用示例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/time.h>
#include <time.h>

extern void dgemm_(char*, char*, int*, int*, int*, 
                  double*, double*, int*, 
                  double*, int*, double*, 
                  double*, int*);

int main(int argc, char* argv[])
{
  if(argc<4){
    printf("Usage: %s <m> <n> <k>\n", argv[0]);
    return 1;
  }

  int m = atoi(argv[1]);
  int n = atoi(argv[2]);
  int k = atoi(argv[3]);
  
  // 矩阵初始化与计算逻辑...
  
  struct timeval start, finish;
  gettimeofday(&start, NULL);
  
  dgemm_(&ta, &tb, &m, &n, &k, &alpha, 
         A, &m, B, &k, &beta, C, &m);
         
  gettimeofday(&finish, NULL);
  
  // 性能计算与输出...
  
  return 0;
}

编译与运行：

gcc -o time_dgemm time_dgemm.c /path/to/libopenblas.a -lpthread
./time_dgemm 1024 1024 1024

常见问题排查

编译器版本要求：
- GCC 4.6及以上版本支持Sandy Bridge AVX内核
- Clang 3.1及以上版本才能正确生成AVX二进制代码
硬件限制：
- 默认支持最多256个CPU核心
- 在Linux x86_64上，使用BIGNUMA=1编译可支持最多1024个CPU核心和128个NUMA节点
处理器亲和性：
- 默认不设置处理器亲和性
- 如需启用，需在Makefile.rule中注释掉NO_AFFINITY=1