OpenCL Actor——使用CAF为基于Actor的编程添加数据并行性

Actor计算模型专为无缝支持并发与分布式而设计。然而，它对数据并行程序流仍缺乏具体规定，而现代众核硬件（如图形处理单元GPU或协处理器）可用的处理能力日益增强了数据并行性在通用计算中的重要性。本工作将支持OpenCL的Actor引入C++ Actor框架（CAF）。这提供了一个高级接口，可在不脱离Actor范式的情况下访问任何OpenCL设备。这种新型Actor被集成到CAF的运行时环境中，并实现了异构硬件分布式系统中透明的消息传递。遵循CAF中的Actor逻辑，OpenCL内核可在封装于C++ Actor中的同时进行组合，从而以多阶段方式对驻留在GPU上的数据进行操作。开发者因此能够在不脱离Actor范式也不牺牲性能的情况下，从原语构建复杂的数据并行程序。我们在商用GPU、Nvidia TESLA和Intel PHI上的评估显示，当卸载较大工作负载时，呈现出预期的线性扩展行为。对于亚秒级任务，不同设备间的卸载效率差异很大。此外，我们的发现表明，与使用原生OpenCL API编程相比，其开销可忽略不计。