Intel MKL 多线程设置介绍

对于多核程序，多线程对于程序的性能至关重要。 下面，我们将对Intel MKL 有关多线程方面的设置做一些介绍：

我们提到MKL 支持多线程，它包括的两个概念：
1>MKL 是线程安全的： MKL在设计时，就保证它是一个线程安全的库函数。 也就是说，无论是在单个线程中调用MKL函数，还是在多个线程中同时使用Intel MKL 函数，都能够确保函数有正确的计算结果。

2>MKL函数内部实现了多线程优化。许多MKL的函数，已经包括内部多线程的实现。用户调这些函数时，只需设置多线程的数目，MKL 函数的内部，就可以同时进行多个线程的并行计算。 Intel MKL 还提供了一个单线程版本的库函数，这个版本中，每个函数只运行串行代码。 我们需要在链接的时候，需要选择链接串行（单线程）的MKL函数，还是并行（多线程）的MKL 的函数。 下面我们提到的多线控制的方法，主要是针对的并行的MKL函数库。

那么，在MKL 的多线程库中， 如何设置MKL 多线程的数目呢？ Intel MKL 使用了OpenMP实现了多线程，所以OpenMP的环境变量与API对MKL 的多线程设置仍然有效。 除了OpenMP的方法外，MKL还提供了，其它的设置多线程的环境变量与API:

 

环境变量	对应的API	说明	对于的OMP的变量
MKL_NUM_THREADS	mkl_set_num_threads	建议MKL 函数使用的多线程的数目。.	OMP_NUM_THREADS
OMP_NUM_THREADS	omp_set_num_threads	OpenMP提供的多线程设置的环境变量与API.
MKL_DYNAMIC	mkl_set_dynamic	建议MKL根据计算问题，自动设置多线程的数目，线程数目不超过用户设定的线程的上限	OMP_DYNAMIC

 

需要说明的是，Intel MKL 提供的多线程设置的方法，优先级要高于OpenMP的方法。 比程序中，同时设置了下面的环境变量：
>export MKL_NUM_THREADS =1
>export OMP_NUM_THREADS =4
此时，程序中，MKL的函数将会运行一个线程。

关于多线程的设置，我们还需要注意下面的3个问题：
第一，在超线程的机器上，Intel MKL 多线程的设置： 在系统中，当多个线程的执行不同的操作，CPU有空闲资源时，多线程技术有较好的执行效果。Intel MKL的计算核心已经经过充分优化，并且这些计算的核心都执行类似的计算操作，所有多线程的设置，对于MKL 不能提供很好的帮助。 如果在程序执行的机器上， 超线程的设置已经打开， 一个推荐的做法是，设置MKL 的线程为系统核的数目（逻辑处理器数目的一半），并设置下面的threading affinity 的环境变量：
KMP_AFFINITY=granularity=fine,compact,1,0.

第二，MKL_DYNAMIC 环境变量： 这个环境变量确定是否由Intel MKL 来选择计算的线程的数目， 但是总的线程数不会超过MKL_NUM_THREADS与OMP_NUM_THREADS的值。 Intel MKL会根据实际计算问题的大小，以及多线程对计算是否有效等诸多情况，选择适合的线程数目，这也是缺省的Intel MKL 多线程设置方式。

如果用户手动设置MKL_DYNAMIC=FALSE， Intel MKL 将根据用户指定的线程数目，设置计算线程。 比如，设置：
MKL_DYNAMIC=FALSE
MKL_NUM_THREADS=6
MKL函数将运行6个计算线程，尽管对某些小的计算问题，6个线程可能并不是最有效的。

第三，并不是所有MKL函数都是多线程。 某些计算函数，多线程并不能给程序带来性能提升，如Level 1 BLAS，其主要计算瓶颈是数据访问，这样的函数，内部多线程，不能带来很大帮助。 具体的MKL 多线程的函数列表， 可以查看用户手册。

有关多线程这方面的，进一步的参考文档：　
MKL 用户手册：http://software.intel.com/sites/products/documentation/hpc/mkl/mkl_userguide_lnx/index.htm
相关文章：
http://software.intel.com/en-us/forums/showthread.php?t=67622
http://software.intel.com/en-us/articles/intel-math-kernel-library-intel-mkl-intel-mkl-100-threading/
http://software.intel.com/en-us/articles/setting-thread-affinity-on-smt-or-ht-enabled-systems/

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