pthread를 사용하여 C에서 난수를 생성하는 가장 올바른 방법은 무엇입니까

Question

여러 스레드가 동시에 실행되고 각각이 난수를 생성해야합니다. 내가 따라야 할 패턴이 있는지, 주 스레드에서 srand를 사용하여 임의 생성기를 초기화하는 것이 올바른지 또는 모든 스레드가 자체 임의 생성기를 초기화해야 하는지를 이해하고 싶습니다. 그것은 rand/srand 스레드와 함께 사용하도록 설계되지 않은 것 및 스레드 및 임의의 숫자 함께 함께 처리 할 수 ​​있습니다 궁금하네요. 감사합니다.

편집 : 순수한 난수가 필요하지만, 테스트 목적으로 결정 성있는 시퀀스를 생성하는 데에도 관심이 있습니다. 나는 리눅스에 있지만, 나는 가능한 한 이식성있는 코드를 작성하는 것을 선호한다.

Answer 1

Linux의 경우 평범한 생성기에는 rand_r()을 사용하거나 훨씬 더 좋은 생성자는 drand48_r() 함수를 사용할 수 있습니다. 둘 다 rand() 및 drand48()에 대한 스레드 안전 대체이며 전역 상태를 사용하는 대신 현재 상태로 구성된 단일 인수를 사용합니다.

초기화에 관한 질문에 관해서는 위의 두 생성기를 통해 원하는 모든 지점에 시드 할 수 있으므로 스레드를 생성하기 전에 시드해야합니다.

Answer 2

Windows에서는 스레드 안전 인 rand_s() 함수를 사용할 수 있습니다. Boost를 이미 사용하고 있다면 boost::random이 유능합니다 (C++이 아니라 C라는 태그가 붙어있어서 고맙겠습니다). 스레드 안전해야하는 - -

Answer 3

이 링크는/dev/무작위로 읽기위한 몇 가지 코드를 제공하고 문제는 같은 라인을 따라입니다 :

Is reading /dev/urandom thread-safe?

Answer 4

스레드와 협력하고 예를 들어 시뮬레이션이나 무작위 생성기를 독립적으로 사용하는 것이 매우 중요합니다. 첫째, 이들 사이의 의존 관계로 인해 결과가 실제로 편향 될 수 있으며, 랜덤 생성기의 상태에 대한 액세스 제어 메커니즘이 실행 속도를 늦추 게됩니다.

POSIX 시스템에서 (있는 것처럼 보입니다) erand48, nrand48 및 jrand48이 입력 값으로 사용되는 *rand48 패밀리가 있습니다. 따라서 각 스레드마다 독립적 인 상태를 쉽게 가질 수 있습니다. 알려진 숫자 (예 : 스레드 수)로 초기화 할 수 있으며 재현 가능한 일련의 난수가 있습니다. 또는 현재 시간 &과 같이 예측할 수없는 값으로 초기화하면 각 실행마다 순서가 달라집니다.

Answer 5

rand_r은 스레드로부터 안전하지만 재 입력 가능합니다.

아래 코드는 xorshift 알고리즘을 사용하여 uint128_t pseuso 난수를 생성합니다.

추가 속성 :

• 공유 재진입
• 잠금이없는
• 스레드 안전
• 초고속 enthropy

uintx_types의 두 변종 소스에서 시드

.H :

#ifndef UINTX_TYPES_H_INCLUDED 
#define UINTX_TYPES_H_INCLUDED 

#include <inttypes.h> 
#include <ctype.h> 

typedef __uint128_t  uint128_t; 
typedef __uint64_t  uint64_t; 

#define UINT128_C(hi, lo) (((uint128_t)(hi) << 64) | (uint128_t)(lo)) 
#define UINT128_MIN   UINT128_C(0x0000000000000000, 0x0000000000000000) 
#define UINT128_0   UINT128_MIN 
#define UINT128_MAX   (~(UINT128_0) - 1) 

#endif // UINTX_TYPES_H_INCLUDED 

lf.h :

#ifndef LF_H_INCLUDED 
#define LF_H_INCLUDED 

#define AAF(ADDR, VAL)   __sync_add_and_fetch((ADDR), (VAL)) 

#endif // LF_H_INCLUDED 

rand.h :

#ifndef RAND_H_INCLUDED 
#define RAND_H_INCLUDED 

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <stdint.h> 
#include <time.h> 
#include <limits.h> 
#include <fcntl.h> 
#include <sys/types.h> 
#include <unistd.h> 

#include "lf.h" 
#include "uintx_types.h" 


#define URANDOM  "/dev/random" 

void  srand_init(void); 
uint128_t rand_range_128(uint128_t min, uint128_t max); 

#endif // RAND_H_INCLUDED 

rand.c :

#include "rand.h" 

uint64_t r[2]; 

uint64_t xorshift64star(int index) 
{ 
    uint64_t x; 

    x = r[index]; 
    x ^= x >> 12; // a 
    x ^= x << 25; // b 
    x ^= x >> 27; // c 
    x = x * UINT64_C(2685821657736338717); 
    return AAF(&r[index], x); 
} 

void srand_init(void) 
{ 
    struct timespec ts; 
    size_t   nbytes; 
    ssize_t   bytes_read; 
    int    fd; 

    clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ts); 
    r[0] = (uint64_t)(ts.tv_sec * 1.0e9 + ts.tv_nsec); 
    xorshift64star(0); 

    if ((fd = open(URANDOM, O_RDONLY, S_IRUSR | S_IRGRP | S_IROTH)) == -1) 
    { 
     r[1] = r[0] + 1; 
     xorshift64star(1); 
    } 
    else 
    { 
     nbytes = sizeof(r[1]); 
     bytes_read = read(fd, &r[1], nbytes); 
     if ((bytes_read == 0) || (r[1] == 0ull)) 
     { 
      r[1] = r[0] + 1; 
      xorshift64star(1); 
     } 
     close(fd); 
    } 
} 

uint64_t rand_64(void) 
{ 
    return xorshift64star(0); 
} 

uint128_t rand_128(void) 
{ 
    uint128_t  r; 

    r = xorshift64star(0); 
    r = (r << 64) | xorshift64star(1); 
    return r; 
} 


uint128_t rand_range_128(uint128_t min, uint128_t max) 
{ 
    return (rand_128() % (max+1-min))+min; 
} 

TEST.C :

0,123,172,057,313,

Linux에서 gcc (4.9.2)로 컴파일하십시오. 내가 즉 정규 분포에이 기능을 맞춤에 의해 생성 된 번호는이 기능이있는 경우 만약 내가 정말하지는 알고 말을 여기

size_t random_between_range(size_t min, size_t max){ 
    unsigned short state[3]; 
    unsigned int seed = time(NULL) + (unsigned int) pthread_self(); 
    memcpy(state, &seed, sizeof(seed)); 
    return min + nrand48(state) % (max - min); 
} 

:처럼이 기능을 사용할 수 있습니다 리눅스 시스템에서

Answer 6

유효한 RNG를 범위 (최소, 최대)로 설정했지만 적어도 임의의 숫자가 필요한 간단한 벤치 마크를 작성하는 데는 효과적이었습니다.

이 함수는 임의의 시드를 재정렬하기 위해 POSIX 스레드 ID를 사용합니다. 그렇게하면, 각 쓰레드는 전역 상태를 사용하는 대신 자신의 임의의 시드를 갖습니다. time(NULL)