Matlab: Parallel Process

Summary

并行处理对于耗时很长很长的程序至关重要，它的思路是空间换时间，将一条处理流在空间允许前提下提升至多条。

此处，介绍并行处理功能将以函数parfor为主要切入点，它比较容易理解和掌握。Matlab中涉及并行处理的函数还有很多，以后在逐渐补充之。

parfor

函数parfor与for语句定义几乎一致，不同在于：循环起止数值必须是有限整数，或者这一区间是可以用表达式代表的一个连续整数的行向量。M定义最大数量的Matlab Workers（什么是worker？），他们运行parfor循环中语句，M只能是非负整数。默认情况下，Matlab利用尽可能多的workers。如果被设定上限，Matlab利用的workers不会超过这个数量，即是存在更多的空间。如果请求数量大于实际情况，Matlab只能在声明之处使用最大数量可利用的workers。注意循环体内各循环必须是独立的，比如按顺序第900次与其他各次过程均不存在联系，放在400次之前运行依然得到相同的结果，这就是各次独立原则。

我在这里举例说明一些情况：

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clear; clc; n=100; disp('parfor'); timebegin=tic; cur_data=date; cur_time=fix(clock); str1=sprintf('%s %.2d:%.2d:%.2d', cur_data, cur_time(4), cur_time(5), cur_time(6)); fprintf('Time Begin: '); fprintf(str1); fprintf('\n'); dirpath='./sub1'; parfor ii=1:n txtname=[num2str(ii), '.txt']; txtpath=[dirpath, '/', txtname]; fid=fopen(txtpath, 'wt'); fclose(fid); fclose('all'); disp(num2str(ii)); end cur_data=date; cur_time=fix(clock); str2=sprintf('%s %.2d:%.2d:%.2d', cur_data, cur_time(4), cur_time(5), cur_time(6)); fprintf('Time End: '); disp(str2); timespan=toc(timebegin); fprintf('Time Span: %.4f s\n', timespan);

上面代码创建100个txt文件，并输出每次创建文件的序号，如Fig. 1，它的顺序不是按照1至100排列的，但不损害结果的正确。

Fig. 1

Transparency

若运行parfor返回错误：See Parallel Computing Toolbox documentation about Transparency，这表示parfor代码Body违反了透明性原则（Transparency）。

透明性原则的定义是The body of a parfor-loop or spmd block must be transparent, meaning that all references to variables must be "visible" (i.e., occur in the text of the program).函数parfor循环主体必须是完全透明的，这指的是所有与变量相关的内容必须是可见的。

这种透明性原则下诸如函数save、load、eval等都是不能出现在parfor代码主体中的，若仍要实现以上函数的功能，其实也很简单，把这些函数包装成子函数（subfunction）调用即可，此时代码主体不违反透明性原则。

Cannot Be Classified

对于此类错误the variable XX in a parfor cannot be classified.，原因是XX在循环之前已被赋值，导致循环体之内不能再被赋值，这种情况可以考虑如下解决方式：

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XX=[]; parfor ii=1:n value=?? XX=AddData(XX, value); end

References

[1] Introduction to Parallel Solutions.

[2] parfor, MathWorks.

[3] Transparency, MathWorks.

[4] Classification of Variables in parfor-Loops, MathWorks.