Состояние гонки OpenMP (Fortran 77 с блоком COMMON)

С технической точки зрения, код вашего примера неверен, так как вы используете COPYIN для инициализации копий threadprivate данными из неинициализированного COMMON BLOCK. Но это не причина гонки данных — добавление оператора DATA или простое присвоение x, y и z до того, как параллельная область не изменит результат.

Это либо (очень старая) ошибка компилятора Intel Fortran, либо Intel странно интерпретирует текст стандарта OpenMP (раздел 2.15.4.1 текущей версии):

Копия выполняется, как бы по заданию, после формирования команды и до начала выполнения связанного структурированного блока.

Intel реализует выделенный текст, вставляя memcpy в начале описанной процедуры. Другими словами:

!$OMP PARALLEL DO COPYIN(/firstcomm/)
do i = 1, 3000
   ...
end do
!$OMP END PARALLEL DO

становится (в смеси Фортрана и псевдокода):

par_region0:
   my_firstcomm = get_threadprivate_copy(/firstcomm/)
   if (my_firstcomm != firstcomm) then
      memcpy(my_firstcomm, firstcomm, size of firstcomm)
   end if
   // Actual implementation of the DO worksharing construct
   call determine_iterations(1, 3000, low_it, high_it)
   do i = low_it, high_it
     ...
     ... my_firstcomm used here instead of firstcomm
     ...
   end do
   call openmp_barrier
end par_region0

MAIN:
   // Prepare a parallel region with 3 threads
   // and fire the outlined code in the worker threads
   call start_parallel_region(3, par_region0)
   // Fire the outlined code in the master thread
   call par_region0
   call end_parallel_region

Описанная процедура сначала находит адрес частной копии общего блока, а затем сравнивает этот адрес с адресом самого общего блока. Если оба адреса совпадают, то код выполняется в главном потоке и копия не требуется, в противном случае вызывается memcpy для создания побитовой копии данных мастера в блоке threadprivate.

Теперь можно было бы ожидать, что в конце части инициализации и прямо перед началом цикла должен быть барьер, и хотя Сотрудники Intel утверждают, что он есть, но его нет (проверено с ifort 11.0, 14.0 и 16.0). Более того, компилятор Intel Fortran не учитывает список переменных в предложении COPYIN и копирует весь общий блок, если какая-либо содержащаяся в нем переменная указана в предложении, т. е. COPYIN(x) обрабатывается так же, как COPYIN(/firstcomm/).

Являются ли это ошибками или особенностями компилятора Intel Fortran Compiler, только Intel может сказать. Также может быть, что я неправильно читаю вывод сборки. Если кто-нибудь сможет найти отсутствующий барьер, сообщите мне об этом. Одним из возможных обходных путей может быть разделение комбинированной директивы и вставка явного барьера перед конструкцией совместной работы:

!$OMP PARALLEL COPYIN(/firstcomm/) PRIVATE(I)
!$OMP BARRIER
!$OMP DO
      do i = 1, 3000
         z = 3.D0
         y = z+log10(z)
         x = y+z
      end do
!$OMP END DO
!$OMP END PARALLEL

С этим изменением гонка данных переместится в инициализацию внутренней таблицы диспетчеризации в вызове log10, что, вероятно, является ложным срабатыванием.

GCC реализует COPYIN по-другому. Он создает общую копию данных threadprivate главного потока, которая копирует их, а затем передает рабочим потокам для использования в процессе копирования.