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インテル® スレッドチェッカー 3.1 Linux* 版 入門ガイド インテル® スレッドチェッカーは、競合状態、デッドロック、ストールなど、スレッド化問 題を特定します。解析中にエラーが発生しない場合でも、潜在的なエラーを特定することが できます。スレッドチェッカーを使用して、特定の診断結果をフィルターしたり、クリティ カル・ソースの場所を識別したり、並列ソフトウェアをより強固にするためのヒントを得る ことができます。 概要 本ガイドでは、マルチスレッド・コード例を用いて、インテル® スレッドチェッカーでス レッド化問題を特定し、対処する方法について示します。本ガイドは、スレッドチェッカー を使用してコードを解析、修正することを目的としています。 目次 著作権と商標について............................................................................................................................................................................................ 2 1. サンプルコードのビルド................................................................................................................................................................. 3 2. データ収集................................................................................................................................................................................................. 5 3. 結果の解析およびコードの修正 ................................................................................................................................................. 7 4. 次のステップ ........................................................................................................................................................................................ 10
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インテル® スレッドチェッカー 3.1 Linux* 版
入門ガイド
インテル® スレッドチェッカーは、競合状態、デッドロック、ストールなど、スレッド化問
題を特定します。解析中にエラーが発生しない場合でも、潜在的なエラーを特定することが
できます。スレッドチェッカーを使用して、特定の診断結果をフィルターしたり、クリティ
カル・ソースの場所を識別したり、並列ソフトウェアをより強固にするためのヒントを得る
ことができます。
概要
本ガイドでは、マルチスレッド・コード例を用いて、インテル® スレッドチェッカーでス
レッド化問題を特定し、対処する方法について示します。本ガイドは、スレッドチェッカー
を使用してコードを解析、修正することを目的としています。
目次
著作権と商標について ............................................................................................................................................................................................ 2
1. サンプルコードのビルド ................................................................................................................................................................. 3
2. データ収集................................................................................................................................................................................................. 5
3. 結果の解析およびコードの修正 ................................................................................................................................................. 7
4. 次のステップ ........................................................................................................................................................................................ 10
インテル® スレッドチェッカー 3.1 Linux* 版
著作権と商標について
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* その他の社名、製品名などは、一般に各社の表示、商標または登録商標です。
© 2007 Intel Corporation.
改訂履歴
資料番号 リビジョン
番号
説明 改訂日付
313445JA 001 初版 2006 年 5 月
313445 JA 002 マイナー変更 2006 年 9 月
2 資料番号: 313445-002JA
サンプルコードのビルド
1. サンプルコードのビルド サンプルコード primes は、1 ～ 10,000 の範囲の素数を割り出し、総数を算出して記録しま
す。POSIX* スレッド API を使用して、マルチスレッドで実行しますが、スレッドが同時に
同じメモリー・ロケーションにアクセスするため、潜在的な競合状態を引き起こします。そ
の結果、不正確な結果を生成することがあります。
サンプルコードをビルドするには
1. 次のコマンドを使用して、インテル® スレッドチェッカー環境を設定します。
2. > source <path_to_tcheck_bin_directory>/tcheckvars.csh
または
> . <path_to_tcheck_bin_directory>/tcheckvars.sh
3. 次のいずれかの方法で、primes 実行ファイルをビルドします。
GNU* C/C++ コンパイラーでビルドするには
a. primes ディレクトリーをコピーしたワークスペースに移動します。
b. 次のコマンドを入力します。
> make
このコマンドは、デバッグ情報を有効にし最適化を無効にする -g -o0 スイッチ
を使用して、primes.gcc と primesFixed.gcc という実行ファイルをビルド
します。これらの設定によって、スレッドチェッカーはバイナリー・インストル
メンテーション を実行できるようになり、実行ファイルをインストルメントして、
POSIX スレッド API の呼び出しおよびメモリーアクセスを監視できます。
インテル® C++ コンパイラー Linux 版でビルドするには
a. シェルコマンドのプロンプトで、インテル® コンパイラー環境を設定します。
次のように入力します。
> source <path_to_compiler_bin_directory>/iccvars.csh
または
> . <path_to_compiler_bin_directory>/iccvars.sh.
b. インテル® スレッドチェッカーがデフォルト (/opt/intel/itt) 以外の場所にイ
ンストールされている場合、変数 ITT_BASE が tcheck ディレクトリーを参照す
るように Makefile を編集してください。
313445-002JA/入門ガイド 3
インテル® スレッドチェッカー 3.1 Linux* 版
c. primes ディレクトリーに移動して、次のコマンドを入力します。
> make icc
コンパイラーは、最も多くの情報を収集できるように、デバッグを有効にし、最
適化を無効にする -g -o0 スイッチを使用して、.icc と .icc.tc という拡張子
の実行ファイルをビルドします。拡張子が .icc.tc の実行ファイルでは、コン
パイル時のソース・インストルメンテーションを可能にする -tcheck スイッチ
も使用されます。このスイッチにより、スレッドチェッカーは解析中により多く
の情報を提供することができます。
メモ: 拡張子が .icc の実行ファイルは、-tcheck スイッチを使用してコンパイルされていないため、バイナリー・インストルメンテーションのみ利用できます。
注意: 別のウィンドウでコードを実行したり、新たにログイン後コードを実行する前に、再度 "source iccvars.*" コマンドを実行する必要があります。
primes 実行ファイルを何度か実行すると、次のような出力が表示されます。
> ./primes.gcc
Determining primes from 1 - 10000
Found 1228 primes
> ./primes.gcc
Determining primes from 1 - 10000
Found 1229 primes
> ./primes.gcc
Determining primes from 1 - 10000
Found 1229 primes
> ./primes.gcc
Determining primes from 1 - 10000
Found 1227 primes この出力結果をよく見ると、同じプログラムであるにもかかわらず、実行結果が異なってい
ることがわかります。
1 ～ 10,000 の素数の正しい総数は 1,229 です。ここでは、スレッド化による不整合を比較
的簡単に見つけることができましたが、大規模なプログラムでは、スレッド化による不整合
を見つけることはより困難になります。
スレッドチェッカーは、すべての実行で発生しないものも含め、スレッド化による不整合を
特定します。
4 資料番号: 313445-002JA
データ収集
2. データ収集 セクション 1 で行ったように、次のコマンドを使用して、インテル® スレッドチェッカーの
コマンドライン・ツール環境を設定します。
> source <path_to_tcheck_bin_directory>/tcheckvars.csh
または
> . <path_to_tcheck_bin_directory>/tcheckvars.sh
次のコマンドを入力して、コマンドライン・ツールを起動します。
> tcheck_cl ./primes.gcc
次のような出力が表示されます。
Intel® Thread Checker 3.1 command line instrumentation driver
Copyright (c) 2006 Intel Corporation. All rights reserved.
Building project
Instrumenting
25% primes.gcc ( All Functions ):..
75% libc-2.3.2.so ( Minimal ):....
100% libpthread-0.60.so ( Minimal ):..
Running: <path>/primes/primes.gcc
Determining primes from 1 - 10000
Found 1229 primes
Application finished
....
コマンドライン・ツールは、実行ファイル primes.gcc および関連モジュールのバイナ
リー・インストルメンテーションを実行します。インストルメンテーションの予測時間とイ
ンストルメントされるモジュールが表示されます。大規模なアプリケーションでは、処理に
時間がかかります。インストルメント・レベルも表示されます。
primes.gcc ではデバッグ情報が有効なため、スレッドチェッカーは最も高いインストル
メント・レベル All Functions (すべての関数) を使用します。
コンパイル済みライブラリーにはデバッグ情報がないため、スレッドチェッカーはライブラ
リー関数の呼び出しだけを記録するインストルメント・レベル Minimal (最小) を使用します。
インテル® スレッドチェッカーは、一時的にデータを格納するためのディレクトリーを作成
します。デフォルトでは、ディレクトリーの名前は /tmp/<login_name>_tc_cl_cache
です。次のように、短い形式または長い形式のコマンドライン・スイッチを使用して別の
ディレクトリーを指定することもできます。
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インテル® スレッドチェッカー 3.1 Linux* 版
> tcheck_cl -d /home/sample_data primes.gcc
または
> tcheck_cl --cache_dir /home/sample_data primes.gcc
6 資料番号: 313445-002JA
結果の解析およびコードの修正
3. 結果の解析およびコードの修正 実行後、インテル® スレッドチェッカーはインストルメンテーション・データを収集し解析
して、利用可能なシンボル情報と関連付けます。診断結果は次のように表示されます。
________________________________________________________________________________
|ID|Short |Severity|Count|Context|Description |1st Acc|2nd Acc|
| |Descri| Name | |[Best] | |ess[Bes|ess[Bes|
| |ption | | | | |t] |t] |
________________________________________________________________________________
|1 |Write |Error |941 |primes |Memory read at primes.c: 41 c|primes |primes |
| |-> Rea| | |.c:27 |onflicts with a prior memory |.c:42 |.c:41 |
| |d data| | | |write at primes.c:42 (flow de| | |
| |-race | | | |pendence) | | |
________________________________________________________________________________
|2 |Write |Error |941 |primes |Memory read at primes.c: 42 c|primes |primes |
| |-> Rea| | |.c:27 |onflicts with a prior memory |.c:42 |.c:42 |
| |d data| | | |write at primes.c:42 (flow de| | |
| |-race | | | |pendence) | | |
________________________________________________________________________________
|3 |Write |Error |941 |primes |Memory write at primes.c:42 c|primes |primes |
| |-> Wri| | |.c:27 |onflicts with a prior memory |.c:42 |.c:42 |
| |te dat| | | |write at primes.c:42 (output | | |
| |a-race| | | |dependence) | | |
________________________________________________________________________________
|4 |Write |Error |1 |primes |Memory write at primes.c:41 c|primes |primes |
| |-> Wri| | |.c:27 |onflicts with a prior memory |.c:41 |.c:41 |
| |te dat| | | |write at primes.c:41 (output | | |
| |a-race| | | |dependence) | | |
________________________________________________________________________________
|5 |Thread|Informat|1 |Whole P|Thread termination at primes.|primes |primes |
| | termi|ion | |rogram |.c:61 – includes stack alloca|.c:61 |.c:61 |
| |nation| | |1 |tion of 10489856 and use of 2| | |
| | | | | |332 bytes | | |
これで、診断結果を解析し、アプリケーションにおけるスレッド化による不整合を修正する
準備が完了しました。
上の表で ID 1 というのが最初の診断データです。ここでは、Write -> Read data-race (書き
込み -> 読み取りの競合状態) エラーが発見されました。Severity Name (重要度) は、診断ク
ラスを示します。ここでは、Error (エラー) となっています。Count (カウント) は、実行中に
このイベントが発生した回数を示します。実際のカウントは、スレッドのスケジューリング
によって実行ごとに異なります。
Context[Best] (コンテキスト [最高]) は、診断のコンテキストを示します。Best (最高) では、
スレッドチェッカーは最も多くの情報を表示します。デバッグ情報が有効なため、ソース
ファイル primes.c の 27 行目の関数というように、コンテキストが表示されます。
313445-002JA/入門ガイド 7
インテル® スレッドチェッカー 3.1 Linux* 版
Description (説明) は、より詳細な診断結果を示します。ここでは、primes.c の 42 行目で 1
つのスレッドが変数に書き込み (1st Access[Best] (1 回目のアクセス [最高])) を行い、41 行
目で別のスレッドが保護されていない同じ変数から読み取り (2nd Access[Best] (2 回目のア
クセス [最高])) を行っているために、データ依存エラー (フロー依存) が発生しています。
ソース・インストルメント済みの primes.icc.tc を使用してスレッドチェッカーを実行
すると、最初の診断結果が次のように表示されます。
________________________________________________________________________________
|ID|Short |Severity|Count|Context|Description |1st Acc|2nd Acc|
| |Descri| Name | |[Best] | |ess[Bes|ess[Bes|
| |ption | | | | |t] |t] |
________________________________________________________________________________
|1 |Write |Error |737 |primes |Memory read of primeCount at |primes |primes |
| |-> Rea| | |.c:27 |primes.c:41 conflicts with a |.c:42 |.c:41 |
| |d data| | | |prior memory write of primeCo| | |
| |-race | | | |unt at primes.c:42 (flow depe| | |
| | | | | |ndence) | | |
この診断結果には、前出の診断結果と異なる点が 2 つあります。まず、スケジューリングが
異なるために、Count (カウント) 値が異なっています。また、Description (説明) では、問題
となっているグローバル変数 primeCount についても表示されています。この追加情報は、
ソース・インストルメンテーションを行った場合のみ表示されます。バイナリー・インスト
ルメンテーションでは、グローバル・オブジェクト名は表示されません。
実際に、問題のソース行を見てみましょう。
38 while ( (number % factor) != 0 ) factor += 2;
39 if ( factor == number )
40 {
41 primes[ primeCount ] = number;
42 primeCount++;
43 }
グローバル変数 primeCount とグローバル配列 primes[] は保護されておらず、4 つの作
業スレッドすべてによってアクセスされます。同期オブジェクトを追加して変数の使用をシ
リアル化することにより、予測不可能な同時変更から共有変数を保護することができます。
8 資料番号: 313445-002JA
結果の解析およびコードの修正
コードを修正し問題を排除するには
1. グローバル・ミューテックスを追加して、メインプログラムで初期化します。
2. 次のように、変数の読み取り/書き込みを行う前に、各スレッドにミューテックスを取
得させます。
3. primes ディレクトリーをワークスペースにコピーします。デフォルトでは、このサン
プルコードは /opt/intel/itt/tcheck/samples/primes にインストールされま
す。
pthread_mutex_t cs;
...
void * findPrimes ( void * arg )
{
....
while ( (number % factor) != 0 ) factor += 2;
if ( factor == number )
{
pthread_mutex_lock(&cs);
primes[ primeCount ] = number;
primeCount++;
pthread_mutex_unlock(&cs);
}
}
サンプルコード primesFixed.c には修正後のコードが含まれています。実行ファイル
primesFixed.gcc は、すぐにインテル® スレッドチェッカーで解析することができます。
インテル® C/C++ コンパイラー Linux 版でビルドされている場合、primesFixed.icc では
バイナリー・インストルメンテーションを使用した解析を行うことができます。また、
primesFixed.icc.tc は、コンパイラーにより既にインストルメント済みです。
313445-002JA/入門ガイド 9
インテル® スレッドチェッカー 3.1 Linux* 版
4. 次のステップ インテル® スレッドチェッカーを最大限に活用するために、次のリソースも参考にしてくだ
さい。
• オンラインヘルプ: オンラインヘルプには、スレッドチェッカーで利用可能なコマンド
ライン・オプションの一覧が含まれています。オンラインヘルプにアクセスするには、
次のコマンドを実行してください。
> tcheck_cl --help
• 診断: tcheck/doc ディレクトリーにある DiagnosticsGuide.pdf では、診断の詳
細、原因、および解決方法を提供しています。
• サンプル: 追加のコード例を利用することができます。本ガイドで取り上げていないほ
かのスレッド化問題を特定し、対処する方法について理解するのに役立ててください。
サンプルは、tcheck/samples ディレクトリーにあります。
• リリースノート: tcheck/doc にある製品のリリースノート (Release_Notes.txt)
には、製品のリリースノートには、製品の簡単な概要、動作環境、テクニカルサポー
ト、および既知の制限事項に関する更新情報が含まれています。
• インテル® スレッド・プロファイラー: インテル® スレッドチェッカーでコードを解析し
た後に、インテル® スレッド・プロファイラーを使用してパフォーマンスを向上させる
ことができます。
スレッド・プロファイラーおよびその他のインテル® ソフトウェア開発製品に関する情
報は、http://www.intel.co.jp/jp/software/products/ を参照してください。
10 資料番号: 313445-002JA
