OpenMP on for loop takes much more time than serial code

I tried parallelizing a code snippet with OpenMP, it turns out that engaging OpenMP takes 25X time for the program to finish. Is there anything wrong? How can I optimize it?

#include <iostream>
#include <cmath>
#include <random>
#include <chrono>
#include <cstdlib>
#include <omp.h>

using namespace std;

int main() {
        unsigned long long black_square = 1, digit_square = 13;
        //auto n = ((black_square)<<11) * static_cast<unsigned long long>(pow(digit_square,10));
        auto n = static_cast<unsigned long long>(1e9);
        srand(0);
        int tmp = 0;
        std::random_device rd;  // Will be used to obtain a seed for the random number engine
        std::mt19937 gen(rd()); // Standard mersenne_twister_engine seeded with rd()
        std::uniform_int_distribution<> distrib(1, 6);

        auto tStart = std::chrono::high_resolution_clock::now();
//#pragma omp parallel for schedule(static) reduction(+:tmp)
#pragma omp parallel for schedule(static) reduction(+:tmp) num_threads(8)
        for (unsigned long long i=0; i<n; i++) tmp = (tmp+(5==rand()%6))%static_cast<int>(1e9);
        //for (unsigned long long i=0; i<n; i++) tmp = (tmp+(5==distrib(gen)))%static_cast<int>(1e9);
        tmp%=static_cast<int>(1e9);
        auto tEnd = std::chrono::high_resolution_clock::now();

        cout << tmp << " obtained after " << n << " iterations in " << (tEnd-tStart).count()/1e9 << "s." << endl;
        return 0;
}

The code is compiled by g++ -o a.out -O3 -std=c++11 -fopenmp tmp.cpp where g++ has version 8.5.0 20210514. The OS is RHEL8.9 and there are 20 Intel Xeon CPUs at 2.593GHz.

The serial code on average runs in 7.4s while the parallel code on average runs in 180s. Options -O3, -O2, -O1 have similar results. Random generator mt19937 could reduce the performance gap significantly, but the parallel code is still much slower than the serial version. Increasing or decreasing n leads to similar results as well.

9

The rand() function is not required to be thread safe. So it isn’t safe to call it from multiple threads at once, like you’re doing

glibc’s version of rand() is thread safe, but it does by wrapping the entire function in a mutex. So only one thread can call rand() at a time. Since outside of the rand call, you’re code does very little, virtually all the execution time will be inside rand().

So the parallel version is not really parallel. Each thread takes turns to execute one at a time on each call to rand(). So it has no advantage over a single thread. But it’s actually worse, because the threads have to fight over who gets the mutex, wake up and sleep after each call, and move the PRNG state between each CPU core’s cache. So it’s much worse than a single threaded.

What you should do is create multiple PRNG instances. Have an array of the gen object, one for each thread. Each thread should use its own PRNG. Make sure each object is far enough apart in memory to not share a cache line so the PRNG state does not need to move between CPU caches.

2

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật