8、OpenMP 应用常见错误分类解析

OpenMP 应用常见错误分类解析

1. 引言

随着多核和众核架构的出现，节点级并行化在高性能计算（HPC）领域变得越来越重要。OpenMP 已成为 HPC 中共享内存并行编程最广泛使用的标准。然而，使用 OpenMP 进行并行编程仍然容易出现通用的并行编程错误以及 OpenMP 特有的错误。此外，随着百亿亿次超级计算机的出现，弹性能力将变得更加重要，并行程序必须能够检测并响应可能导致程序终止或结果错误的事件。因此，OpenMP 语言委员会将开发错误模型作为一个重要的优先事项。

我们提出了一个 OpenMP 使用错误（缺陷）的分类，以总结已知的语法和语义错误类型，并将这些错误与性能问题区分开来。这个分类涵盖了 OpenMP 3.0 任务和 OpenMP 4.0 目标构造引入的缺陷类，为工具开发者和 OpenMP 社区提供了一个框架和概述。

2. 相关工作

不同的研究对 OpenMP 错误进行了探讨：
- Suess 等人对 OpenMP 常见错误进行了研究，他们观察了学生在使用 OpenMP 进行并行化时所犯的错误，对正确性和性能之间的关系进行了分类，并提出了避免常见错误的最佳实践。但该研究基于 OpenMP 2.5 标准，未涵盖后续版本任务和目标构造的缺陷类。
- P. Petersen 和 S. Shah 对线程错误进行了分类，他们进一步区分了语义缺陷中的逻辑缺陷，但我们认为这种区分对检测的帮助不大，因此将这些缺陷总结为概念缺陷类，并在此基础上扩展了语法缺陷和性能问题类。
- A. Duran 等人提出了一个错误处理子句，通过回调机制定义了不同的故障严重程度和处理特定故障的预定义操作。
- Wong 等人评估了三