CUBLAS的同步化

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CUBLAS文档提到,在读取标量结果之前需要进行同步:
“此外,像amax()、amin()、asum()、rotg()、rotmg()、dot()和nrm2()等返回标量结果的少数函数会通过对主机或设备的引用返回结果值。请注意,即使这些函数立即返回,类似于矩阵和向量结果,只有当GPU上的例程执行完成时,标量结果才准备就绪。这需要适当的同步才能从主机读取结果。”
这是否意味着我们应该在从主机读取标量结果之前始终进行同步,即使我们只使用一个流?我一直在寻找NVIDIA CUDA文档中的示例,但没有找到。
但是,在NVIDIA提供的共轭梯度示例中,有以下代码:
while (r1 > tol*tol && k <= max_iter)
{
    if (k > 1)
    {
        b = r1 / r0;
        cublasStatus = cublasSscal(cublasHandle, N, &b, d_p, 1);
        cublasStatus = cublasSaxpy(cublasHandle, N, &alpha, d_r, 1, d_p, 1);
    }
    else
    {
        cublasStatus = cublasScopy(cublasHandle, N, d_r, 1, d_p, 1);
    }

    cusparseScsrmv(cusparseHandle, CUSPARSE_OPERATION_NON_TRANSPOSE, N, N, nz, &alpha, descr, d_val, d_row, d_col, d_p, &beta, d_Ax);
    cublasStatus = cublasSdot(cublasHandle, N, d_p, 1, d_Ax, 1, &dot);
    a = r1 / dot;

    cublasStatus = cublasSaxpy(cublasHandle, N, &a, d_p, 1, d_x, 1);
    na = -a;
    cublasStatus = cublasSaxpy(cublasHandle, N, &na, d_Ax, 1, d_r, 1);

    r0 = r1;
    cublasStatus = cublasSdot(cublasHandle, N, d_r, 1, d_r, 1, &r1);
    cudaThreadSynchronize();
    printf("iteration = %3d, residual = %e\n", k, sqrt(r1));
    k++;
}

在while循环结束之前,有一个cudaThreadSynchronize()调用。这是为了cublasSdot调用吗?但是循环中有两个cublasSdot调用。为什么第一个没有cudaThreadSynchronize(),而第二个却有?
编辑:为了查看发生了什么,我使用了以下代码来比较有和没有同步的点积结果。
int main(int argc, char **argv)
{
    /* Generate a large vector */
    int N = 1024 * 1024 * 512;

    double *x_cpu = (double *)malloc(sizeof(double)*N);
    for (int i = 0; i < N; i++)
    {
        x_cpu[i] = double(rand()) / RAND_MAX;
    }


    double *x_gpu;
    cudaMalloc((void **)&x_gpu, N*sizeof(double));
    cudaMemcpy(x_gpu, x_cpu, N*sizeof(double), cudaMemcpyHostToDevice);

    /* Get handle to the CUBLAS context */
    cublasHandle_t cublasHandle = 0;
    cublasStatus_t cublasStatus;
    cublasStatus = cublasCreate(&cublasHandle);

    int M = 1000;
    std::vector<double> x_dot_vec(M, 0.0);
    double *x_dot_ptr = &(x_dot_vec[0]);

    std::cout << "Begin Launching CUBLAS........" << std::endl;

    for(int j = 0; j < M; j++){
        cublasDdot(cublasHandle, N, x_gpu, 1, x_gpu, 1, x_dot_ptr + j);
    }

    std::cout << "End Launching CUBLAS........." << std::endl;

    double old_value = x_dot_vec.back();
    cudaDeviceSynchronize();
    double new_value = x_dot_vec.back();
    std::cout << "Old Value: " << old_value << ",   New Value: " << new_value << std::endl;

    free(x_cpu);
    cudaFree(x_gpu);

    return 0;
}

这里的想法是创建一个非常大的向量,并使用cublas计算其点积多次,然后将返回值写入主机上的数组中。在启动所有cublas函数之后,我们在没有同步的情况下读取结果数组的最后一个元素。如果cublasDdot调用确实是非阻塞的,则最后一个元素不应该被写入。接着我们进行同步并再次读取最后一个元素。这一次它应该已经存储了正确的点积,希望给我们一个不同于没有同步时得到的值。然而,当我运行这段代码时,两个值总是相同的。而且在cublas调用之前和之后的输出之间需要很长时间。看起来cublasDdot实际上是阻塞的,与CUBLAS文档所说的不同。
我还尝试了以下版本,其中结果输出到设备数组而不是主机数组。但结果看起来是相同的。
int main(int argc, char **argv)
{
    /* Generate a large vector */
    int N = 1024 * 1024 * 512;

    double *x_cpu = (double *)malloc(sizeof(double)*N);
    for (int i = 0; i < N; i++)
    {
        x_cpu[i] = double(rand()) / RAND_MAX;
    }


    double *x_gpu;
    cudaMalloc((void **)&x_gpu, N*sizeof(double));
    cudaMemcpy(x_gpu, x_cpu, N*sizeof(double), cudaMemcpyHostToDevice);

    /* Get handle to the CUBLAS context */
    cublasHandle_t cublasHandle = 0;
    cublasStatus_t cublasStatus;
    cublasStatus = cublasCreate(&cublasHandle);
    cublasSetPointerMode(cublasHandle, CUBLAS_POINTER_MODE_DEVICE);

    int M = 1000;
    std::vector<double> x_dot_vec(M, 0.0);
    double *x_dot_ptr = &(x_dot_vec[0]);
    double *dot_gpu;
    cudaMalloc((void **)&dot_gpu, sizeof(double) * M);
    cudaMemcpy(dot_gpu, x_dot_ptr, M * sizeof(double), cudaMemcpyHostToDevice);
    double old_value, new_value;

    std::cout << "Begin Launching CUBLAS........" << std::endl;

    for(int j = 0; j < M; j++){
        cublasDdot(cublasHandle, N, x_gpu, 1, x_gpu, 1, dot_gpu + j);
    }

    std::cout << "End Launching CUBLAS........." << std::endl;

    cudaMemcpy(&old_value, dot_gpu + M - 1, sizeof(double), cudaMemcpyDeviceToHost);
    cudaDeviceSynchronize();
    cudaMemcpy(&new_value, dot_gpu + M - 1, sizeof(double), cudaMemcpyDeviceToHost);
    std::cout << "Old Value: " << old_value << ",   New Value: " << new_value << std::endl;

    free(x_cpu);
    cudaFree(x_gpu);
    cudaFree(dot_gpu);

    return 0;
}
1个回答

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我认为这段代码是不正确的。正如您所指出的,在CUBLAS V2 API中,cublasSdot是一个非阻塞调用,从理论上讲,在结果可以在主机内存中使用之前需要同步原语。

第一个cublasSdot调用也应具有同步点,类似于:

...
cusparseScsrmv(cusparseHandle, CUSPARSE_OPERATION_NON_TRANSPOSE, N, N, nz, &alpha, descr, d_val, d_row, d_col, d_p, &beta, d_Ax);
cublasStatus = cublasSdot(cublasHandle, N, d_p, 1, d_Ax, 1, &dot);
cudaDeviceSynchronize();
a = r1 / dot;
...

那个示例代码还在使用已经过时的cudaThreadSynchronize API调用。我建议向NVIDIA提交一个关于这两个问题的错误报告。

谢谢。我进行了一些测试,有同步和无同步两种情况,但结果看起来都一样(请参见我对原问题的编辑)。也许按照你的建议报告一个错误会更好。 - ther

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