使用Thrust库实现异步操作与回调函数

使用Thrust库实现异步操作与回调函数

在Thrust库中，你可以通过CUDA流(stream)来实现异步操作，并在适当的位置插入回调函数。以下是如何实现的详细说明：

基本异步操作

Thrust本身并不直接暴露CUDA流接口，但你可以通过以下方式使用流：

#include <thrust/device_vector.h>
#include <thrust/transform.h>
#include <cuda_runtime.h>

// 定义一个简单的仿函数
struct saxpy_functor {
    float a;
    saxpy_functor(float _a) : a(_a) {}
    
    __host__ __device__
    float operator()(float x, float y) const {
        return a * x + y;
    }
};

void async_thrust_operations() {
    // 创建CUDA流
    cudaStream_t stream;
    cudaStreamCreate(&stream);
    
    // 分配设备向量
    thrust::device_vector<float> X(10000, 1.0f);
    thrust::device_vector<float> Y(10000, 2.0f);
    thrust::device_vector<float> Z(10000);
    
    // 使用thrust::cuda::par.on(stream)指定执行流
    thrust::transform(thrust::cuda::par.on(stream),
                      X.begin(), X.end(),
                      Y.begin(), Z.begin(),
                      saxpy_functor(2.0f));
    
    // 其他操作可以继续在这里执行，因为上面的transform是异步的
    
    // 等待流完成
    cudaStreamSynchronize(stream);
    
    // 销毁流
    cudaStreamDestroy(stream);
}

插入回调函数

要在CUDA流中插入回调函数，你可以使用cudaStreamAddCallback：

#include <iostream>

// 回调函数
void CUDART_CB myCallback(cudaStream_t stream, cudaError_t status, void* userData) {
    std::cout << "CUDA callback executed!" << std::endl;
    // 可以在这里处理userData
}

void async_with_callback() {
    cudaStream_t stream;
    cudaStreamCreate(&stream);
    
    thrust::device_vector<float> vec(1000);
    thrust::fill(thrust::cuda::par.on(stream), vec.begin(), vec.end(), 42.0f);
    
    // 插入回调函数
    cudaStreamAddCallback(stream, myCallback, nullptr, 0);
    
    // 其他操作...
    
    cudaStreamSynchronize(stream);
    cudaStreamDestroy(stream);
}

更复杂的回调示例

下面是一个更完整的示例，展示了如何传递数据给回调函数：

struct CallbackData {
    int value;
    float* d_ptr;
};

void CUDART_CB complexCallback(cudaStream_t stream, cudaError_t status, void* userData) {
    CallbackData* data = static_cast<CallbackData*>(userData);
    std::cout << "Callback received value: " << data->value << std::endl;
    
    // 可以在这里处理设备指针data->d_ptr
    // 注意：回调函数在主机端执行，不能直接访问设备内存
    
    delete data; // 清理分配的内存
}

void advanced_async_example() {
    cudaStream_t stream;
    cudaStreamCreate(&stream);
    
    thrust::device_vector<float> vec(1000);
    
    // 准备回调数据
    CallbackData* cbData = new CallbackData{42, thrust::raw_pointer_cast(vec.data())};
    
    // 异步操作
    thrust::sequence(thrust::cuda::par.on(stream), vec.begin(), vec.end());
    
    // 添加回调
    cudaStreamAddCallback(stream, complexCallback, cbData, 0);
    
    // 其他操作可以继续在这里执行
    
    cudaStreamSynchronize(stream);
    cudaStreamDestroy(stream);
}

注意事项

1. 回调函数在主机线程上执行，不是在GPU上执行
2. 回调函数中不能调用任何可能阻塞或等待CUDA完成的函数
3. 回调函数应该尽快完成，避免阻塞后续的操作
4. 传递给回调函数的数据需要手动管理生命周期
5. Thrust的并行算法默认使用默认流(stream 0)，要使用异步必须显式指定流

通过这种方式，你可以在Thrust操作中实现异步执行并在适当的时候插入回调函数来处理完成事件。