[发明专利]一种基于共享内存实现多进程共享GPU的方法

摘要

本发明公开了一种基于共享内存实现多进程共享GPU的方法，目的是解决单个异构计算结点上SPMD程序的多个进程之间不能共享使用GPU的问题。技术方案是启动GPU服务端，GPU服务端等待GPU客户端请求信号的到来。启动GPU客户端，在需要GPU加速时，GPU客户端发送请求信号给GPU服务端，GPU服务端响应最先接收到的请求信号，使用GPU进行加速计算，同时GPU客户端执行CPU的计算过程。GPU计算过程中，来自GPU客户端的请求信号进入操作系统的信号队列排队。GPU计算完成后，GPU服务端响应信号队列中的其它请求信号。在只包含一个GPU的单个异构计算结点上，采用本发明可以使SPMD程序的多个需要GPU加速的进程在运行时不会出现运行故障，GPU可以被多个进程共享使用。

主权项

一种基于共享内存实现多进程共享GPU的方法，其特征在于包括以下步骤：第一步、启动GPU服务端，GPU服务端使用系统调用sigaction为每个用户信号设置不同的信号处理函数，用户信号指GPU客户端请求GPU加速计算的信号，信号处理函数是SPMD即单程序多数据程序中的GPU计算过程，即利用GPU进行加速的计算过程；第二步、GPU服务端定义一个信号集合sigusrset，清空sigusrset集合，将设置了信号处理函数的用户信号添加到sigusrset信号集合中；第三步、GPU服务端检查操作系统的信号队列中有是否存在未处理的用户信号，如果不存在，GPU服务端执行第四步，否则GPU服务端执行第八步；第四步、GPU服务端等待从GPU客户端发来的sigusrset信号集合中的用户信号，如果没有用户信号到来，GPU服务端一直等待；否则，GPU服务端执行第八步；第五步、启动所有的GPU客户端，每个GPU客户端在计算结点的内存中分配一块共享内存空间，共享内存空间的标识是GPU客户端的进程号pid，并使用系统调用shmat将共享内存空间关联到GPU客户端的地址空间，使GPU客户端可以访问共享内存；第六步、GPU客户端执行其计算任务，当所有的GPU客户端进入利用GPU加速的计算过程时，将计算过程的数据写入共享内存空间，设置共享内存空间中的计算完成标识finished为0；第七步、所有的GPU客户端发送用户信号，请求GPU服务端的GPU加速过程，发送的用户信号中包含GPU客户端进程号pid信息，GPU客户端跳转到第十一步；第八步、GPU服务端被首先到达的用户信号唤醒，GPU服务端将标识为pid的共享内存空间关联到GPU服务端的地址空间，使GPU服务端可以访问这块内存空间的数据；第九步、GPU服务端调用到达用户信号的信号处理函数，执行GPU加速计算过程，未被响应的其它GPU客户端的用户信号在操作系统的信号队列中排队；第十步，GPU服务端将计算结果写回标识为pid的共享内存空间，设置这个共享内存空间中的计算完成标识finished为1，并释放对此共享内存空间的关联，GPU服务端跳转到第三步；第十一步，每个GPU客户端判断自己的共享内存空间中的计算完成标识finished是否为1，如果不为1，表明GPU加速过程未结束，GPU客户端等待GPU服务端将finished设置为1，同时，GPU客户端执行其CPU的计算任务；若为1，表明GPU加速过程已结束，GPU客户端执行第十二步；第十二步，每个GPU客户端继续运行其计算任务，如其计算任务已完成，则GPU客户端删除自己的共享内存空间，结束运行；否则，GPU客户端跳转到第六步。