串行代码导致执行时间过长

现象

应用编码时，串行代码可能存在以下问题：

• 由于A函数执行过长导致B函数调用被阻塞，应用执行效率降低，执行时间变长。
• 循环体内对函数调用时易产生串行调用逻辑，单次调用结束后才进行下一次调用，导致循环体执行时间过长，使应用整体执行效率降低。

调优思路

通过鲲鹏DevKit系统性能分析的HPC应用分析定位耗时较长的函数，对源码进一步分析，将不存在依赖关系的A、B函数进行并行调用，或在循环体内并行调用多个函数，提高执行效率，缩短应用运行时间。

操作步骤

1. 准备示例源码serial_time.c并进行编译。

   gcc serial_time.c -O3 -o serial_time -fopenmp -lm

2. 使用鲲鹏DevKit系统性能分析执行HPC应用分析任务。

   表1 任务配置参数说明

   参数	说明
   分析对象	应用
   应用路径	输入程序所在的绝对路径，例如本示例将代码样例放在服务器“/opt/testdemo/serial_time”路径下。
   分析类型	HPC应用分析
   采集模式	OpenMP模式；本示例主要是对OMP的应用进行分析。
   分析模式	统计分析
   采样模式	Detail模式
   采样时长	默认

3. 查看任务结果。
   分析后观察执行时间，发现串行代码执行时间占比99.89%，严重影响整个应用的执行效率。

   图1 应用执行时间
   
4. 源码分析。

   main函数占比最高，进一步分析源码，源码内main中关键函数SericalTimeBench使用了串行执行。

   图2 Hotspots
   

   void SericalTimeBench(Point *pointA, Point *pointB, double *pointDis, int n)
   {
       assert(pointA != NULL && pointB != NULL && pointDis != NULL);
       int i;
       for (i = 0; i < n; i++) {
           pointDis[i] = ComputPointDistance(&pointA[i], &pointB[i]);
       }
   }

5. 使用OpenMP并行调用耗时的计算代码。

   void SericalTimeBench_OPT(Point *pointA, Point *pointB, double *pointDis, int n)
   {
       assert(pointA != NULL && pointB != NULL && pointDis != NULL);
       int i;
       #pragma omp parallel for shared (n) private (i)
       for (i = 0; i < n; i++) {
           pointDis[i] = ComputPointDistance(&pointA[i], &pointB[i]);
       }
   }

6. 重新编译后分析。

   使用1中的命令重新编译应用并运行，观察运行时间。

优化效果

优化后重新编译应用并运行，应用执行耗时由优化前的299秒变为27秒左右，时间大幅缩短。

图3 优化后分析结果