Parallel Patterns Library(PPL) - combinable

PPL에서 제공하는 알고리즘을 사용하여 병렬로 작업을 실행할 때 각 작업에서 접근하는 공유 리소스는 스레드 세이프 하지 않기 때문에 lock을 걸어서 공유 리소스를 보호해야 합니다.

 

그러나 lock을 건다는 것은 번거롭기도 하며 성능에 좋지 않은 영향을 미칩니다.

가장 좋은 방법은 공유 리소스에 lock을 걸지 않아도 스레드 세이프한 것이 가장 좋습니다.

 

combinable은 바로 위에 언급한 문제를 해결해 주는 것입니다. 모든 상황에 다 사용할 수 있는 것은 아니지만 특정 상황에서는 combinable을 사용하면 lock을 걸지 않아도 공유 리소스를 스레드 세이프하게 접근 할 수 있습니다.

 

 

combinable

combinable은 병렬로 처리하는 작업에서 각 작업마다 계산을 실행한 후 그 계산 결과를 통합할 때 사용하는 재 사용 가능한 스레드 로컬 스트레지를 제공합니다.

 

combinable은 복수의 스레드 또는 태스크 간에 공유 리소스가 있는 경우에 사용하면 편리합니다. combinable는 공유 리소스의 접근을 각 스레드 별로 제공하여 공유 상태를 제거할 수 있습니다.

 

스레드 로컬 스트리지

스레드 프로그래밍을 공부하시면 스레드 고유의 로컬 스트리지를 만들어서 해당 스레드는 자신의 로컬 스트리지에 읽기,쓰기를 하여 다른 스레드와의 경합을 피하는 방법을 배울 수 있습니다.

combinable은 이 스레드 로컬 스트리지와 비슷한 방법입니다.

 

 

combinable의 메소드 설명

combinable::local : 현재 스레드 컨텍스트와 관련된 로컬 변수의 참조를 얻는다.

combinable::clear : 오브젝트로부터 모든 스레드 로컬 변수를 삭제한다.

combinable::combine : 제공하고 있는 있는 조합 함수를 사용하여 모드 스레드 로컬 계산의 set으로부터 최종적인 값을 만든다.

combinable::combinable_each ; 제공하고 있는 조합 함수를 사용하여 모든 스레드 로컬 계산의 set으로부터 최종적인 값을 만든다.

 

 

combinable은 최종 결합 결과 타입의 파라미터를 가지고 있는 템플릿 클래스입니다. 기본 생성자를 호출하면 기본 생성자와 복사 생성자 _Ty 템플릿 파라미터 형이 꼭 있어야합니다. _Ty 템플릿 파라미터 형이 기본 생성자를 가지지 않는 경우 파라미터로 초기화 함수를 사용하는 생성자로 오버로드 되어 있는 것을 호출합니다.

 

combinable을 사용하여 모든 작업에서 처리한 계산 결과 값을 얻을 때는 combine()을 사용하여 합계를 구하던가, combine_each를 사용하여 각 작업에서 계산한 값을 하나씩 호출하여 계산합니다.

 

< 예제 1. Combinable을 사용하지 않고 lock을 사용할 때 >

……

int TotalItemPrice1 = 0;

critical_section rt;

parallel_for( 1, 10000, [&]( int n ) {

                     rt.lock();

                     TotalItemPrice += n;

                     rt.unlock();

                     }         

);

………

<예제 1>은 critical_section을 사용하여 TotalItemPrice 변수를 보호하고 있습니다.

그럼 <예제 1>을 combunable을 사용하여 구현해 보겠습니다.

 

< 예제 2. Combinable 사용 >

#include <ppl.h>

#include <iostream>

 

using namespace Concurrency;

using namespace std;

 

 

int main()

{

           combinable<int> ItemPriceSum;

           parallel_for( 1, 10000, [&]( int n ) {

                                ItemPriceSum.local() += n;

                                }         

                     );

 

           int TotalItemPrice = ItemPriceSum.combine( [](int left, int right) {

                                          return left + right;}

                                );

 

           cout << "TotalItemPrice : " << TotalItemPrice << endl;

          

          

           getchar();

           return 0;

}

 

combinable을 사용하면 <예제 1>과 다르게 lock을 걸지 않아도 되기 때문에 훨씬 성능이 더 좋습니다. 다만 모든 곳에서 사용할 수는 없기 때문에 <예제 2>와 같이 어떤 계산의 최종 결과를 구할 때 등 사용할 수 있는 곳을 잘 찾아서 사용해야 합니다.

 

<예제 2>는 각 태스크에서 계산된 결과를 더하기 위해서 conbinable의 combine 멤버를 사용했지만 각 태스크의 결과를 하나씩 순회할 때는 conbinable의 combine _each 멤버를 사용합니다.

그리고 저는 <예제 2>에서 int를 combinable에 사용했지만 int 이외에 유저 정의형이나 STL의 list와 같은 컨테이너도 사용할 수 있습니다.

 

combinable에서 combine_each() 멤버나 combinable에서 STL의 list 컨테이너를 사용한 MSDN에 있는 예제는 아래와 같습니다.

#include <ppl.h>

#include <vector>

#include <list>

#include <algorithm>

#include <iostream>

 

using namespace std;

using namespace Concurrency;

 

int main()

{

   // Create a vector object that contains the values 1 through 10.

   vector<int> values(10);

  

   int n = 0;

   generate(values.begin(), values.end(), [&] { return ++n; } );

 

   // Generate the list of odd elements of the vector in parallel

   // by using the parallel_for_each algorithm and a combinable object.

   combinable<list<int>> odds;

   parallel_for_each(values.begin(), values.end(), [&](int n) {

         if (n % 2 == 1)

            odds.local().push_back(n);

       });

 

   // Combine all thread-local elements into the final result.

   list<int> result;

   odds.combine_each([&](list<int>& local) {

           // Merge the local list into the result so that the results

           // are in numerical order.

           local.sort(less<int>());

           result.merge(local, less<int>());

        });

 

   // Print the result.

   cout << "The odd elements of the vector are:";

   for_each(result.begin(), result.end(), [](int n) {

          cout << ' ' << n;

        });

}