TBB 管道的错误输出

Question

我在1.txt, 2.txt ... 100.txt等文本文件中写了一个不同值（100次）的C结构

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我在 Linux 上使用英特尔 TBB。我已经创建了：

1. InputFilter (serial_in_order MODE)
2. TransformFIlter (serial_in_order 模式)
3. OutputFilter（Serial_in_order 模式）

InputFilter 从文件中读取结构并将其传递给 TransformFilter。 TrasnformFilter 更新结构值并将其传递给 OutputFilter。 OutputFilter 将新结构写入光盘。

基本上，它是一个结构体的简单读写应用程序。

class InputFilter: public tbb::filter {
public:
    InputFilter( int );
    ~InputFilter();
private:
    int total_streams;
    int count;
    struct video_process_object input_obj;
    void* operator()( void* );
};

InputFilter::InputFilter( int x )
        : filter( serial_in_order ) {
    total_streams = x;
    count = 1;
}

InputFilter::~InputFilter() {
    total_streams = 0;
}

void* InputFilter::operator()( void* ) {
    char path[50] = { };
    sprintf( path, "input//%d.txt", count );
    printf( "Path : %s\n", path );
    FILE *fp;
    fp = fopen( path, "r" );

    if( fp == NULL || count > total_streams ) {
        fclose( fp );
        printf( "\n*******Cannot find more data.Terminating********\n\n\n" );
        return NULL;
    }

    fscanf( fp, "%d", &input_obj.video_id );
    fscanf( fp, "%s", &input_obj.storage_url );
    fscanf( fp, "%s", &input_obj.storage_type );
    fscanf( fp, "%d", &input_obj.face_detect );
    fscanf( fp, "%d", &input_obj.face_recognise );
    fscanf( fp, "%d", &input_obj.scene_recognise );
    fscanf( fp, "%d", &input_obj.activity_recognise );
    fscanf( fp, "%d", &input_obj.speech_recognise );
    fclose( fp );

    count++;
    return &input_obj;
}

class TransformFilter: public tbb::filter {
public:
    TransformFilter();
    ~TransformFilter();
private:
    struct video_process_object input_transform;
    void* operator()( void* );
};

TransformFilter::TransformFilter()
        : filter( serial_in_order ) {
}

TransformFilter::~TransformFilter() {
}

void* TransformFilter::operator()( void *item ) {

    input_transform = *static_cast<struct video_process_object*>( item );

    input_transform.video_id += 1000;
    strcat( input_transform.storage_url, "  nabeel" );
    strcat( input_transform.storage_type, " N" );
    input_transform.face_detect += 1000;
    input_transform.face_recognise += 1000;

    return &input_transform;
}

class OutputFilter: public tbb::filter {
public:
    OutputFilter();
    ~OutputFilter();
private:
    struct video_process_object output_obj;
    void* operator()( void* );
};

OutputFilter::OutputFilter()
        : filter( serial_in_order ) {
    int status = mkdir( "output", S_IRWXU | S_IRWXG | S_IRWXO );
    if( status == -1 )
        printf( "\nOutput directory already exists\n\n" );
}

OutputFilter::~OutputFilter() {
}

void* OutputFilter::operator()( void *item ) {

    output_obj = *static_cast<struct video_process_object*>( item );

    FILE *fp;

    char path[50] = { };
    sprintf( path, "output//%d.txt", output_obj.video_id - 1000 );
    printf( "Output Path : %s\t\t %d\n\n", path, output_obj.video_id );

    if( (fp = fopen( path, "w" )) == NULL ) {
        fprintf( stderr, "Cannot open output file.\n" );
        return NULL;
    }

    fprintf( fp, "%d\n", output_obj.video_id );
    fprintf( fp, "%s\n", output_obj.storage_url );
    fprintf( fp, "%s\n", output_obj.storage_type );
    fprintf( fp, "%d\n", output_obj.face_detect );
    fprintf( fp, "%d\n", output_obj.face_recognise );
    fprintf( fp, "%d\n", output_obj.scene_recognise );
    fprintf( fp, "%d\n", output_obj.activity_recognise );
    fprintf( fp, "%d\n", output_obj.speech_recognise );

    fclose( fp );
    return NULL;
}

int main() {
    tbb::pipeline pipeline;

    InputFilter input_filter( 100 );
    pipeline.add_filter( input_filter );

    TransformFilter transform_filter;
    pipeline.add_filter( transform_filter );

    OutputFilter output_filter;
    pipeline.add_filter( output_filter );

    tbb::tick_count t0 = tbb::tick_count::now();

    tbb::task_scheduler_init init_parallel;
    pipeline.run( 1 );
    tbb::tick_count t1 = tbb::tick_count::now();

    return 0;
}

对于少量文件（例如 5 或 10）一切正常。当我读取大量文件（例如 50 或 100）时，问题就开始了。问题是：

有时 InputFilter 会读取 10.txt 文件，TransformFilter 会对其进行处理。但是 InputFilter 立即读取 11.txt。 OutputFIlter 跳过 10.txt 并处理 11.txt。

我如何确保不会发生这种情况？

Answer 1

存在数据竞争，因为 video_process_objects 被放置在过滤器结构中，并通过过滤器之间的引用传递（当然它们是并行运行的）。因此，当InputFilter 开始处理下一个令牌，将新数据读取到它的 video_process_object 中，而第一个令牌刚刚开始通过TransformFilter 中的相同地址读取数据时，您就会遇到这种情况：

     Token 1                ||         Token 2
input_filter.operator()     ||
transform_filter.operator() ||  input_filter.operator()
...

要修复它，动态分配数据，例如：

struct video_process_object *input_obj_ptr = new video_process_object;
fscanf( fp, "%d", &input_obj_ptr->video_id );
...
return input_obj_ptr;

并在最后一个过滤器中释放它，因为它的返回值无论如何都会被忽略。 this old presentation 中的幻灯片 49-50 绘制了类似的代码。

最后，让我挑战一下你对 tbb::pipelen 和 serial_in_order 过滤器类型的选择。 TBB Reference 说：

并行过滤器在实用时是首选，因为它们允许并行加速。如果过滤器必须是串行的，则在实用时首选无序变体，因为它对处理顺序的限制较少。

由于处理和文件是独立的，我认为没有理由设置这个额外的“有序”限制。为了更好地构建代码，另一个要考虑的引用：

函数 parallel_pipeline 提供了一种强类型的 lambda 友好方式来构建和运行管道。