OpenMP에서 동시성 런타임으로 마이그레이션
동시성 런타임은 다양한 프로그래밍 모델을 사용할 수 있도록 합니다. 이러한 모델은 다른 라이브러리의 모델을 보완하거나 겹칠 수 있습니다. 이 단원의 문서에서는 OpenMP를 동시성 런타임과 비교하고, 동시성 런타임을 사용하도록 기존 OpenMP 코드를 마이그레이션하는 방법에 대한 예제를 제공합니다.
OpenMP 프로그래밍 모델은 Open 표준에 정의되어 있으며 Fortran 및 C/C++ 프로그래밍 언어에 대해 잘 정의된 바인딩이 있습니다. Visual C++ 컴파일러에서 지원하는 OpenMP 버전 2.0 및 2.5는 반복적인 병렬 알고리즘에 적합합니다. 즉, 데이터 배열에 대한 병렬 반복을 수행합니다. OpenMP 3.0에서는 반복 작업과 함께 비 반복 작업을 지원합니다.
OpenMP는 병렬 처리 수준이 미리 결정되고 시스템의 사용 가능한 리소스와 일치하는 경우 가장 효율적입니다. OpenMP 모델은 매우 큰 계산 문제가 한 컴퓨터의 처리 리소스 전체에 분산되어 있는 고성능 컴퓨팅에 특히 적합합니다. 이 시나리오에서는 하드웨어 환경이 일반적으로 고정되어 있고 개발자는 알고리즘이 실행될 때 모든 컴퓨팅 리소스에 대한 단독 액세스 권한을 가질 수 있습니다.
그러나 덜 제한된 컴퓨팅 환경은 OpenMP에 적합하지 않을 수 있습니다. 예를 들어 QuickSort 알고리즘 또는 데이터 트리 검색과 같은 재귀적 문제는 OpenMP 2.0 및 2.5를 사용하여 구현하기가 더 어렵습니다. 동시성 런타임은 비동기 에이전트 라이브러리 및 PPL(병렬 패턴 라이브러리)을 제공하여 OpenMP의 기능을 보완합니다. 비동기 에이전트 라이브러리에서는 정교하지 않은 작업 병렬 처리를 지원하며, PPL에서는 더 세분화된 병렬 작업을 지원합니다. 동시성 런타임에서는 작업을 병렬로 수행하는 데 필요한 인프라를 제공하므로 사용자는 응용 프로그램의 논리에 초점을 맞출 수 있습니다. 그러나 동시성 런타임을 사용하면 다양한 프로그래밍 모델을 사용할 수 있으므로 OpenMP와 같은 다른 동시성 라이브러리보다 예약 오버헤드가 클 수 있습니다. 따라서 동시성 런타임을 사용하기 위해 기존 OpenMP 코드를 변환하는 경우 성능을 증분 방식으로 테스트하는 것이 좋습니다.
OpenMP에서 동시성 런타임으로 마이그레이션해야 하는 경우
다음 사례에서는 동시성 런타임을 사용하도록 기존 OpenMP 코드를 마이그레이션하는 것이 좋을 수 있습니다.
사례 |
동시성 런타임의 장점 |
|---|---|
확장 가능한 동시 프로그래밍 프레임워크가 필요한 경우 |
동시성 런타임에서 제공하는 대부분의 기능은 확장될 수 있습니다. 또한 기존 기능을 결합하여 새 기능을 구성할 수도 있습니다. OpenMP는 컴파일러 지시문을 사용하므로 쉽게 확장할 수 없습니다. |
응용 프로그램에 협조적 차단이 도움이 되는 경우 |
아직 사용할 수 없는 리소스가 필요하기 때문에 작업이 차단되는 경우 동시성 런타임은 첫 번째 작업이 리소스를 기다리는 동안 다른 작업을 수행할 수 있습니다. |
응용 프로그램에 동적 부하 분산이 도움이 되는 경우 |
동시성 런타임에서는 작업 부하가 변경되는 경우 컴퓨팅 리소스의 할당을 조정하는 예약 알고리즘을 사용합니다. OpenMP에서는 스케줄러에서 컴퓨팅 리소스를 병렬 영역에 할당하면 해당 리소스 할당이 계산 전체적으로 고정됩니다. |
예외 처리 지원이 필요한 경우 |
PPL을 사용하면 병렬 영역 또는 루프의 내부와 외부 예외를 catch할 수 있습니다. OpenMP에서는 병렬 영역 또는 루프의 내부 예외를 처리해야 합니다. |
취소 메커니즘이 필요한 경우 |
PPL을 사용하면 응용 프로그램에서 작업(work)의 병렬 트리와 개별 작업(task)을 취소할 수 있습니다. OpenMP의 경우에는 응용 프로그램에서 고유 취소 메커니즘을 구현해야 합니다. |
병렬 코드가 시작되는 컨텍스트와 다른 컨텍스트에서 끝나야 하는 경우 |
동시성 런타임을 사용하면 하나의 컨텍스트에서 작업을 시작한 다음 다른 컨텍스트에서 해당 작업을 기다리거나 취소할 수 있습니다. OpenMP에서는 모든 병렬 작업이 시작되는 컨텍스트에서 끝나야 합니다. |
고급 디버깅 지원이 필요한 경우 |
Visual Studio에서는 병렬 스택 창과 병렬 작업 창을 제공하므로 다중 스레드 응용 프로그램을 더 쉽게 디버깅할 수 있습니다. 동시성 런타임 지원 디버깅에 대한 자세한 내용은 병렬 작업 창 사용, 병렬 스택 창 사용 및 연습: 병렬 응용 프로그램 디버깅을 참조하십시오. |
OpenMP에서 동시성 런타임으로 마이그레이션하지 말아야 하는 경우
다음 사례에서는 동시성 런타임을 사용하도록 기존 OpenMP 코드를 마이그레이션하는 것이 적합하지 않을 수 있는 경우에 대해 설명합니다.
사례 |
설명 |
|---|---|
응용 프로그램이 이미 요구 사항을 충족하는 경우 |
응용 프로그램 성능 및 현재 디버깅 지원에 만족하는 경우 마이그레이션이 적합하지 않을 수 있습니다. |
병렬 루프 본문이 거의 작업을 수행하지 않는 경우 |
특히 루프 본문이 비교적 작은 경우에는 동시성 런타임 작업 스케줄러의 오버헤드가 루프 본문을 병렬로 실행하여 얻는 이점보다 크지 않을 수 있습니다. |
응용 프로그램이 C 언어로 작성된 경우 |
동시성 런타임에서는 여러 C++ 기능을 사용하므로 C 응용 프로그램에서 해당 기능을 모두 사용하도록 설정하는 코드를 작성할 수 없는 경우에는 동시성 런타임이 적합하지 않을 수 있습니다. |
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