性能优化-OpenMP基础教程（三）-Android上运行OpenMP

本文主要介绍如何在一个常规的Android手机上调试OpenMP程序，包括Android NDK的环境配置和使用JNI编写一个OpenMP程序运行在Android手机中。
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一、前言

[1 Android NDK](#1 Android NDK)

[2 Android NDK 环境配置](#2 Android NDK 环境配置)

[2.1 Android NDK下载](#2.1 Android NDK下载)

[2.2 Android NDK 环境变量配置](#2.2 Android NDK 环境变量配置)

二、项目实战

[1 使用JNI配置C/C++项目编写OpenMP程序](#1 使用JNI配置C/C++项目编写OpenMP程序)

[2 OpenMP 环境引入](#2 OpenMP 环境引入)

[3 项目执行](#3 项目执行)

[4 运行结果](#4 运行结果)

一、前言

OpenMP是一个支持多平台的共享内存的并行编程接口，现在绝大多数的Android都支持OpenMP并行编程。基于移动边缘计算设备的并行计算有着重要的意义，受限于体积、功耗、算力，在移动设备上进行并行编程有很大的商业价值。

1 Android NDK

Android NDK，全称Native Development Kit，是一套专为Android平台设计的工具开发包。它主要用于帮助开发者使用C、C++等语言编写本地代码，实现部分应用的功能，同时也支持代码库的复用。例如，一些性能要求较高的功能，如图形处理、音频处理和视频处理等，就可以通过NDK来实现，以提高运行效率。

除此之外，NDK还具备将动态链接库（so）和应用一起打包成APK的功能，从而使得应用程序更加紧凑，减少对设备存储空间的占用。

NDK提供了众多平台库，开发者可以使用这些库来管理原生Activity和访问实体设备组件，例如传感器和触控输入。这对于在特定情况下提高性能，特别是像游戏这种计算密集型应用的情况特别有用。

` Android NDK 官网 Android NDK 官网。

2 Android NDK 环境配置

2.1 Android NDK下载

本文仅仅介绍在Ubuntu18 上进行OpenMP包含Android NDK的安装编程，Ubuntu18以上应该都支持。笔者使用NDK21进行编译，下载地址为NDK21 ，下载后解压。

2.2 Android NDK 环境变量配置

找到ndk-build 路径将其添加到bashrc中

cpp 复制代码

export NDK=/home/hubery/Downloads/android-ndk-r21e-linux-x86_64/android-ndk-r21e

这样NDK环境就配置好了，使用时仅仅需要使用如下代码将NDK添加到环境变量中

cpp 复制代码

source ~/.bashrc

二、项目实战

1 使用JNI配置C/C++项目编写OpenMP程序

（1）项目结构

项目名称：openmp_hu

**demo文件夹：**存放OpenMP程序文件，支持C语言和C++

**jni文件夹：**Android JNI项目文件夹，内部含有Android.mk和Application.mk 用来构建整个适配JNI的项目。

**thirdParty文件夹：**第三方库，适配Android 的OpenMP库，我这里手机是64位的ARM，直接去下载解压后的Android NDK文件夹寻找，使用64位的aarch64架构，将其复制到thirdParty文件夹下，如下：

其他文件是将编译生成的可执行文件和库push到Android系统中和运行可执行程序、清理生成的过程文件的。

(2）文件介绍

openmpDemo.c

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
#include <omp.h>


int main()
{


    #pragma omp parallel for
    for (int i = 0;i < 8;i++)
    {
        printf("ThreadID: %d i: % d \n",omp_get_thread_num(),i);
    }

    return 0;

}

Android.mk

cpp 复制代码

LOCAL_PATH := $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)
# 第三方库的引用
LOCAL_MODULE := omp
LOCAL_SRC_FILES := ../thirdParty/libomp.so
include $(PREBUILT_SHARED_LIBRARY)


include $(CLEAR_VARS)
# ARM 平台
LOCAL_ARM_MODE := arm
# C++引入openmp
LOCAL_CXXFLAGS := -fopenmp
# C引入openmp
LOCAL_CFLAGS +=  -fopenmp
# 一些其他库
LOCAL_LDLIBS    := -llog -landroid
# 链接openmp
LOCAL_LDFLAGS += -fopenmp

LOCAL_MODULE := openmpDemo
LOCAL_SRC_FILES := ../demo/openmpDemo.c
LOCAL_MULTILIB := 64
include $(BUILD_EXECUTABLE)

Application.mk

cpp 复制代码

APP_ABI := arm64-v8a 
APP_STL := c++_static   # for using STL
APP_PLATFORM := android-29

clean.sh

python 复制代码

rm -rf libs/ obj/ output/

openmpDemo.sh

cpp 复制代码

LOCAL_ROOT_PATH=${PWD}
${NDK}/ndk-build clean
${NDK}/ndk-build

adb devices

adb shell rm -f /data/local/tmp/openmpDemo /data/local/tmp/libomp.so /data/local/tmp/runOpenMP.sh

adb push libs/arm64-v8a/libomp.so /data/local/tmp/
adb push libs/arm64-v8a/openmpDemo /data/local/tmp/
adb push ./runOpenMP.sh /data/local/tmp
adb shell chmod +x /data/local/tmp/openmpDemo
adb shell chmod +x /data/local/tmp/libomp.so
adb shell chmod +x /data/local/tmp/runOpenMP.sh
adb shell /data/local/tmp/runOpenMP.sh
sh ${LOCAL_ROOT_PATH}/clean.sh

runOpenMP.sh

cpp 复制代码

export LD_LIBRARY_PATH=/data/local/tmp
./data/local/tmp/openmpDemo

2 OpenMP 环境引入

Android.mk中引入分为两步：

（1）找到适配ARM64位架构的libomp.so ，引入编译成共享库

（2）链接库和编译选项

cpp 复制代码

include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE := omp
LOCAL_SRC_FILES := ../thirdParty/libomp.so
include $(PREBUILT_SHARED_LIBRARY)


LOCAL_CXXFLAGS := -fopenmp
LOCAL_CFLAGS +=  -fopenmp
LOCAL_LDFLAGS += -fopenmp

3 项目执行

执行前记得将Android手机设置为开发者模式，允许adb的使用。如下指令编译运行程序：

cpp 复制代码

source ~/.bashrc

sh openmpDemo.sh

4 运行结果

分析运行结果，可以看出执行成功，有7个线程，但是笔者有是8核手机，很奇怪，不知道另一个核为什么一直用不上。

🌈我的分享也就到此结束啦🌈

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下一节将对OpenMP编程进行更深入的编程实战详解！