Для получения триального ключа
заполните форму ниже
Team License (базовая версия)
Enterprise License (расширенная версия)
* Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку
своих персональных данных. См. Политику конфиденциальности

** На сайте установлена reCAPTCHA и применяются
Политика конфиденциальности и Условия использования Google.
Запросите информацию о ценах
Новая лицензия
Продление лицензии
--Выберите валюту--
USD
EUR
GBP
RUB
* Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку
своих персональных данных. См. Политику конфиденциальности

** На сайте установлена reCAPTCHA и применяются
Политика конфиденциальности и Условия использования Google.
Для получения лицензии для вашего открытого
проекта заполните, пожалуйста, эту форму
* Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку
своих персональных данных. См. Политику конфиденциальности

** На сайте установлена reCAPTCHA и применяются
Политика конфиденциальности и Условия использования Google.
Для получения лицензии для вашего открытого
проекта заполните, пожалуйста, эту форму
* Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку
своих персональных данных. См. Политику конфиденциальности

** На сайте установлена reCAPTCHA и применяются
Политика конфиденциальности и Условия использования Google.
Мне интересно попробовать плагин на:
* Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку
своих персональных данных. См. Политику конфиденциальности

** На сайте установлена reCAPTCHA и применяются
Политика конфиденциальности и Условия использования Google.
Ваше сообщение отправлено.

Мы ответим вам на


Если вы так и не получили ответ, пожалуйста, проверьте папку
Spam/Junk и нажмите на письме кнопку "Не спам".
Так Вы не пропустите ответы от нашей команды.

>
>
Холодный Tachyon

Холодный Tachyon

08 Дек 2009

Чуть более месяца назад состоялся первый русскоязычный онлайн-семинар от Intel "Intel Parallel Studio workflow". На нем Кирилл Мавродиев продемонстрировал, как можно распараллелить приложение, рассматривая его как черный ящик. Другими словами, была рассмотрена типичная ситуация, когда у разработчика имеется незнакомый ему код, которые необходимо модернизировать.

Поддержка OpenMP была прекращена в PVS-Studio после версии 5.20. По всем возникшим вопросам вы можете обратиться в нашу поддержку.

Например, распараллелить. В качестве демонстрационного примера была выбрана программа Tachyon, реализующая алгоритм трассировки лучей и рисующая на экране трехмерный фрактал. В качестве инструментария был выбрана технология параллельного программирования OpenMP, компилятор Intel C++, профилировщик многопоточных приложений Parallel Amplifier и инструмент для поиска параллельных ошибок Parallel Inspector. После семинара появилась еще одна запись " По теплым следам онлайн семинара "Intel(R) Parallel Studio workflow""

Мы подумали и решили, раз был пост "по теплым следам", то этот текст уже следует назвать холодным. Есть и еще одна причина. Динамический анализ на этапе исполнения программы, осуществляемый Parallel Inspector, почему-то ассоциируется со словом "горячий". А альтернативный подход, который здесь будет продемонстрирован, основан на статическом анализе исходного кода и скорее ассоциируется со словом "холодный".

Давно было желание привести новый пример использования анализатора VivaMP, входящего в состав PVS-Studio для выявления ошибок в параллельном коде. Оказалось, что этот альтернативный подход к анализу очень хорошо можно продемонстрировать на примере Tachyon. Напомню, что в вебинаре для поиска параллельных ошибок использовался инструмент Parallel Inspector. Диагностика ошибок происходила в несколько этапов. Мы продемонстрируем на этих этапах работу инструмента VivaMP.

В начале, мы имеем последовательный код:

TachyonStep1\trace.serial.cpp
unsigned int serial = 1;
unsigned int mboxsize = sizeof(unsigned int)*(max_objectid() + 20);
unsigned int * local_mbox = (unsigned int *) alloca(mboxsize);
memset(local_mbox,0,mboxsize);
for (int y = starty; y < stopy; y++) { {
    drawing_area drawing(startx, totaly-y, stopx-startx, 1);
    for (int x = startx; x < stopx; x++) {
       color_t c = render_one_pixel (x, y,
               local_mbox, serial, startx, stopx, starty, stopy);
       drawing.put_pixel(c);
   } }
   if(!video->next_frame()) return;
}

Код совершенно корректен и не вызывает подозрений ни у Parallel Inspector, ни у VivaMP.

Далее код был модифицирован следующим образом:

TachyonStep2\trace.par1.cpp
unsigned int serial = 1;
int ison=1;
unsigned int mboxsize = sizeof(unsigned int)*(max_objectid() + 20);
unsigned int * local_mbox = (unsigned int *) alloca(mboxsize);
memset(local_mbox,0,mboxsize);
#pragma omp parallel for
for(int y = starty; y < stopy*ison; y++) { {
    drawing_area drawing(startx, totaly-y, stopx-startx, 1);
    for (int x = startx; x < stopx; x++) {
      color_t c = render_one_pixel (x, y,
                local_mbox, serial, startx, stopx, starty, stopy);
        drawing.put_pixel(c);
    } }
    if(!video->next_frame()) ison=0;
 }

Такое смелое распараллеливание привело к ошибке и построению некорректного изображения на экране. С помощью Parallel Inspector, было выяснено, что в коде возникает несколько ошибок состояния гонки (race condition). Результатом изучения диагностических сообщений Parallel Inspector было решение объявить переменные ison, local_mbox и serial приватными (shared), то есть уникальными для каждого потока. Именно при обращении к этим переменным возникали гонки. Теперь посмотрим, какие предупреждения для этого кода выдает анализатор VivaMP:

1 error V1206: Data race risk. The value of the 'scene' variable can be changed concurrently via the 'camray' function. r:\src\tachyonstep2\trace.par1.cpp 87

2 error V1206: Data race risk. The value of the 'local_mbox' variable can be changed concurrently via the 'render_one_pixel' function. r:\src\tachyonstep2\trace.par1.cpp 157

3 error V1206: Data race risk. The value of the 'serial' variable can be changed concurrently via the 'render_one_pixel' function. r:\src\tachyonstep2\trace.par1.cpp 157

4 error V1205: Data race risk. Unprotected concurrent operation with the 'ison' variable. r:\src\tachyonstep2\trace.par1.cpp 160

Обратите внимания, что анализатор VivaMP предупредил о потенциальных ошибках гонки для тех же трех переменных: ison, local_mbox и serial. Есть еще одна потенциальная ошибка использования переменной 'camray' в другой функции, но этот момент мы рассмотрим позже.

Основываясь на диагностике Parallel Inspector, код был изменен следующим образом:

TachyonStep2\trace.par2.cpp
unsigned int serial = 1;
int ison=1;
unsigned int mboxsize = sizeof(unsigned int)*(max_objectid() + 20);
unsigned int * local_mbox = (unsigned int *) alloca(mboxsize);
memset(local_mbox,0,mboxsize);
#pragma omp parallel for firstprivate(ison,local_mbox,serial)
for(int y = starty; y < stopy*ison; y++) { {
  drawing_area drawing(startx, totaly-y, stopx-startx, 1);
  for (int x = startx; x < stopx; x++) {
    color_t c = render_one_pixel (x, y,
            local_mbox, serial, startx, stopx, starty, stopy);
    drawing.put_pixel(c);
  } }
  if(!video->next_frame()) ison=0
}

Измененная программа по-прежнему продолжает вести себя некорректно, хотя это и выражается иным образом. Повторный анализ с помощью Parallel Inspector выявляет ошибку совместного использования одного массива local_mbox. Директива firstprivate(local_mbox) создает уникальный указатель для каждого из потока. Но сам массив, на который ссылаются эти указатели, по-прежнему общий.

Анализатор VivaMP также смог диагностировать эту проблему (см. второе предупреждение):

1 error V1206: Data race risk. The value of the 'scene' variable can be changed concurrently via the 'camray' function. r:\src\tachyonstep3.1\trace.par2.cpp 87

2 error V1209: Warning: The 'local_mbox' variable of pointer type should not be private. r:\src\tachyonstep3.1\trace.par2.cpp 153

Ниже приведен окончательный вариант функции, в которой устранены все дефекты, и программа корректно строит изображение фрактала:

TachyonStep2\trace.par3.cpp
#pragma omp parallel
{
unsigned int serial = 1;
int ison=1;
unsigned int mboxsize = sizeof(unsigned int)*(max_objectid() + 20);
unsigned int * local_mbox = (unsigned int *) alloca(mboxsize);
memset(local_mbox,0,mboxsize);
#pragma omp for
for(int y = starty; y < stopy*ison; y++) { {
  drawing_area drawing(startx, totaly-y, stopx-startx, 1);
  for (int x = startx; x < stopx; x++) {
    color_t c = render_one_pixel (x, y,
            local_mbox, serial, startx, stopx, starty, stopy);
    drawing.put_pixel(c);
  } }
  if(!video->next_frame()) ison=0
 }
}

Это код уже не вызывает у Parallel Inspector подозрений. А вот VivaMP по-прежнему выдает одно диагностическое сообщение, являющееся ложным:

1 error V1206: Data race risk. The value of the 'scene' variable can be changed concurrently via the 'camray' function. r:\src\tachyonstep3.2\trace.par3.cpp 87

Это сообщение относится к вызываемой параллельно функции render_one_pixel. В ней VivaMP не может разобраться, что объект scene используется в нескольких потоках только для чтения. Можно легко убрать это сообщение, если объявить функцию чуть более изящно. Достаточно сделать параметр функции scenedef константным. То есть заменить

ray  camray(scenedef *, int, int);

на

ray  camray(const scenedef *, int, int);

После этой модификации анализатор VivaMP не выдаст более ни одного предупреждения.

Итак, задача поиска дефектов в параллельном коде Tachyon решена альтернативным методом. Показанный способ, не лучше и не хуже. Статический анализ быстр, позволяет искать многие ошибки еще на этапе кодирования. Динамический анализ диагностирует большее количество ошибок и с большей достоверностью. Эти два метода могут успешно дополнять друг друга на различных этапах разработки программного обеспечения.

Популярные статьи по теме
Главный вопрос программирования, рефакторинга и всего такого

Дата: 14 Апр 2016

Автор: Андрей Карпов

Вы угадали, ответ - "42". Здесь приводится 42 рекомендации по программированию, которые помогут избежать множества ошибок, сэкономить время и нервы. Автором рекомендаций выступает Андрей Карпов - тех…
Статический анализ как часть процесса разработки Unreal Engine

Дата: 27 Июн 2017

Автор: Андрей Карпов

Проект Unreal Engine развивается - добавляется новый код и изменятся уже написанный. Неизбежное следствие развития проекта - появление в коде новых ошибок, которые желательно выявлять как можно раньш…
Как и почему статические анализаторы борются с ложными срабатываниями

Дата: 20 Мар 2017

Автор: Андрей Карпов

В своей предыдущей статье я писал, что мне не нравится подход, при котором статические анализаторы кода оцениваются с помощью синтетических тестов. В статье приводился пример, воспринимаемый анализат…
PVS-Studio ROI

Дата: 30 Янв 2019

Автор: Андрей Карпов

Время от времени нам задают вопрос, какую пользу в денежном эквиваленте получит компания от использования анализатора PVS-Studio. Мы решили оформить ответ в виде статьи и привести таблицы, которые по…
Любите статический анализ кода!

Дата: 16 Окт 2017

Автор: Андрей Карпов

Я в шоке от возможностей статического анализа кода, хотя сам участвую в разработке инструмента PVS-Studio. На днях я был искренне удивлён тому, что анализатор оказался умнее и внимательнее меня.
PVS-Studio для Java

Дата: 17 Янв 2019

Автор: Андрей Карпов

В седьмой версии статического анализатора PVS-Studio мы добавили поддержку языка Java. Пришло время немного рассказать, как мы начинали делать поддержку языка Java, что у нас получилось и какие дальн…
Технологии, используемые в анализаторе кода PVS-Studio для поиска ошибок и потенциальных уязвимостей

Дата: 21 Ноя 2018

Автор: Андрей Карпов

Краткое описание технологий, используемых в инструменте PVS-Studio, которые позволяют эффективно обнаруживать большое количество паттернов ошибок и потенциальных уязвимостей. Статья описывает реализа…
Зло живёт в функциях сравнения

Дата: 19 Май 2017

Автор: Андрей Карпов

Возможно, читатели помнят мою статью под названием "Эффект последней строки". В ней идёт речь о замеченной мной закономерности: ошибка чаще всего допускается в последней строке однотипных блоков текс…
Характеристики анализатора PVS-Studio на примере EFL Core Libraries, 10-15% ложных срабатываний

Дата: 31 Июл 2017

Автор: Андрей Карпов

После большой статьи про проверку операционной системы Tizen мне было задано много вопросов о проценте ложных срабатываний и о плотности ошибок (сколько ошибок PVS-Studio выявляет на 1000 строк кода)…
Эффект последней строки

Дата: 31 Май 2014

Автор: Андрей Карпов

Я изучил множество ошибок, возникающих в результате копирования кода. И утверждаю, что чаще всего ошибки допускают в последнем фрагменте однотипного кода. Ранее я не встречал в книгах описания этого …

Комментарии (0)

Следующие комментарии

На сайте установлена reCAPTCHA и применяются
Политика конфиденциальности и Условия использования Google.
Этот сайт использует куки и другие технологии, чтобы предоставить вам более персонализированный опыт. Продолжая просмотр страниц нашего веб-сайта, вы принимаете условия использования этих файлов. Если вы не хотите, чтобы ваши данные обрабатывались, пожалуйста, покиньте данный сайт. Подробнее →
Принять