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昇腾小AI

竞争检测

竞争检测用于解决在并行计算环境中内存访问竞争的问题。在昇腾芯片架构下,外部存储和内部存储通常被用作临时缓冲区保存正在处理的数据,外部存储或内部存储可以同时被多个流水访问,外部存储还可以被多个核访问,算子程序若没有正确处理核间、流水间或流水内的同步,就可能会导致数据竞争的问题。

内存竞争类型

内存竞争是指两个内存事件(其中至少有一个为写事件)尝试访问同一块内存时,出现不符合基于预期执行顺序的结果。这种异常会导致数据竞争,从而使程序的运行或输出取决于内存事件的实际执行顺序。竞争检测功能可识别以下三种典型的内存竞争:

表1 内存竞争类型

异常名

描述

位置

支持地址空间

Write-After-Write(WAW)

当两个内存事件尝试向同一块内存写入时,可能存在这种异常,导致内存结果值取决于两个内存事件的实际访问顺序。

kernel

GM, UB, L0{A,B,C}, L1

Write-After-Read(WAR)

当两个内存事件(一个事件执行读取操作,另一个事件执行写入操作)尝试访问同一块内存时,可能存在这种异常,即写操作事件实际在读操作事件之前执行完毕,并导致读取到的内存值并非预期起始值。

Read-After-Write(RAW)

当两个内存事件(一个事件执行读取操作,另一个事件执行写入操作)尝试访问同一块内存时,可能存在这种异常,即读操作事件实际在写操作事件之前执行完毕,并导致读取到的内存值还未更新。

当竞争检测识别出异常,用户就可以修改程序以确保该异常不再存在。

  • 在出现“写入后写入”的情况下,可以修改程序,以便同一位置不会发生多次写入。
  • 在出现先写后读或先读后写的情况下,会根据serialNo大小顺序确定先后顺序,serialNo小的在PIPE_S上先执行。

启用竞争检测

运行msSanitizer工具时,执行如下命令,启用竞争检测功能(racecheck)。
mssanitizer --tool=racecheck application    // application为用户程序
  • 竞争检测不会执行内存错误检查,建议用户先运行内存检测,确保算子程序能够正常执行,没有运行异常。
  • 当用户程序运行完成后,界面将会打印异常报告,异常的具体含义见竞争检测报告解析
  • 启动工具后,将会在当前目录下自动生成工具运行日志文件mssanitizer__{timestamp}_XXX.log。

竞争检测报告解析

竞争检测会输出一系列信息,详细说明有关算子各 PIPE 之间存在的内存数据竞争访问风险。

====== ERROR: Potential RAW hazard detected at UB :  // 竞争事件类型、异常内存块信息
======    PIPE_MTE2 Write at RAW()+0x0 in block 0 (aiv) at pc current 0xa98 (serialNo:14)  // 竞争事件的详细信息,包含该事件所在的PIPE、操作类型、内存访问起始地址、核类型、AICore信息以及代码执行的pc指针和调用api行为的序列号
======    #0 ${ASCEND_HOME_PATH}/compiler/tikcpp/tikcfw/impl/dav_c220/kernel_operator_data_copy_impl.h:58:9  // 以下为异常发生代码的调用栈,包含文件名、行号和列号
======    #1 ${ASCEND_HOME_PATH}/compiler/tikcpp/tikcfw/inner_interface/inner_kernel_operator_data_copy_intf.cppm:58:9
======    #2 ${ASCEND_HOME_PATH}/compiler/tikcpp/tikcfw/inner_interface/inner_kernel_operator_data_copy_intf.cppm:443:5
======    #3 Racecheck/raw_error_kernel.cpp:17:5
======    PIPE_MTE3 Read at RAW()+0x0 in block 0 (aiv) at pc current 0xad4 (serialNo:17)
======    #0 ${ASCEND_HOME_PATH}/compiler/tikcpp/tikcfw/impl/dav_c220/kernel_operator_data_copy_impl.h:103:9
======    #1 ${ASCEND_HOME_PATH}/compiler/tikcpp/tikcfw/inner_interface/inner_kernel_operator_data_copy_intf.cppm:155:9
======    #2 ${ASCEND_HOME_PATH}/compiler/tikcpp/tikcfw/inner_interface/inner_kernel_operator_data_copy_intf.cppm:461:5
======    #3 Racecheck/raw_error_kernel.cpp:22:5

以上示例中表示了AICore 0的vector核内部中存在对UB的先写后读竞争风险,PIPE_MTE2 流水中存在对“0x0”地址的写入操作事件,该操作对应算子实现文件raw_error_kernel.cpp中的第17行,PIPE_MTE3流水中存在对“0x0”地址的读取操作事件,该操作对应算子实现文件raw_error_kernel.cpp中的第22行。

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