C++ 的多线程应用程序在分配（取消）内存时互相阻塞

Question

World，

我尝试使用多个线程运行 C++ 应用程序（在 VS 中编译为 .exe），并为此使用 QThread 或 omp 并行化。在使用 umfpack 求解从这些矩阵构建的方程系统之前，每个线程都会执行多次内存分配/释放，以执行大型矩阵计算。现在，当我使用太多线程时，我会降低性能，因为执行此操作时线程会相互阻塞。我已经读到，内存（取消）分配一次只能用于一个线程（如互斥条件）。

我已经尝试过：

• 尽可能减少大型重新分配 我可以
• 使用不同的并行化方法（Qt 与 omp）
• 随机更改保留和提交的堆栈/堆大小
• 使 umfpack 数组成为线程私有

在我的设置中，我可以使用〜4个线程（在性能下降之前，每个线程使用约 1.5 GB RAM）。有趣的是——但我还无法理解这一点——只有在几个线程完成并且新线程接管之后，性能才会降低。另请注意，线程之间不相互依赖，没有其他阻塞条件，并且每个线程运行的时间大致相同（约 2 分钟）。

是否有一种“简单的方法” - 例如以某种方式设置堆/堆栈 - 来解决这个问题？

以下是一些代码片段：

// Loop to start threads

forever
{
    if (sem.tryAcquire(1)) {
        QThread *t = new QThread();
        connect(t, SIGNAL(started()), aktBer, SLOT(doWork()));
        connect(aktBer, SIGNAL(workFinished()), t, SLOT(quit()));
        connect(t, SIGNAL(finished()), t, SLOT(deleteLater()));
        aktBer->moveToThread(t);
        t->start();
        sleep(1);
    }
    else {
        //... wait for threads to end before starting new ones
        //... eventually break
    }
    qApp->processEvents();
}

void doWork() {
    // Do initial matrix stuff...
    
    // Initializing array pointers for umfpack-lib
        static int *Ap=0;
        static int *Ai=0;
        static int *Ax=0;
        static int *x=0;
        static int *b=0;

    // Private static Variablen per thread
    #pragma omp threadprivate(Ap, Ai, Acol, Arow)

    // Solving -> this is the part where the threads block each other, note, that 
              there are other functions with matrix operations, which also (de-)/allocate a 
              lot
    status = umfpack_di_solve (UMFPACK_A, Ap,Ai,Ax,x,b, /*...*/);
    
    emit(workFinished());
}

Answer 1

对于那些对我的解决方案感兴趣的人：我在我的应用程序中包含了另一个分配器（正如 @Ben Voigt 建议的那样）。就我而言，我选择了mimalloc，因为它似乎得到定期维护（甚至由微软本身）并且可以很容易地包含在内。
请参阅此处：Mimalloc