make時にGPUのアーキテクチャ番号を自動設定させる方法

背景

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複数種類の開発環境でまたがってCUDAを利用したプログラムを開発する際、マシンに搭載されたGPUのアーキテクチャに応じて、CMakeLists.txt内のアーキテクチャ番号を毎回書き換える必要があった。メンテナンスの効率化のため、どのGPU搭載のマシンでmakeした場合でも、GPUの種類を識別して、そのGPUに最適なバイナリファイルを生成する環境を構築する。

記事の目的

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makeする際に自動で搭載GPUのアーキテクチャを識別し、そのGPUに最適なバイナリーを出力するようにmake環境を構築する

仮想/実アーキテクチャの設定

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ここでは、UbuntuにおけるマルチGPU対応のmake環境を構築するための方法について記載する。

nvccのコンパイルオプション

nvccのコンパイルオプションのうち、アーキテクチャに関する部分について記述する。

• --gpu-architecture (-arch)
*.cuが対象にしている仮想アーキテクチャを指定する。したがって、基本的にはcompute_*の中から選択する。
• --gpu-code (-code)
仮想アーキテクチャのコード(*.ptx)から生成して出力に加えるアーキテクチャを指定する。PTXを含めたいときはcompute_*、特定のGPU向けバイナリを含めたいときはsm_*を選択する。
• --generate-code arch=compute_*,code=\"compute_*,sm_*\"
上記2つのオプションを一度に設定できる

導入方法

make環境を構築する手順は、下記の通りである。

1. check_cuda.cuをCMakeLists.txtと同じ階層に置く

// check_cuda.cu
#include <stdio.h>

int main(int argc, char **argv){
    cudaDeviceProp dP;
    float min_cc = 3.0;

    int rc = cudaGetDeviceProperties(&dP, 0);
    if(rc != cudaSuccess) {
        cudaError_t error = cudaGetLastError();
        printf("CUDA error: %s", cudaGetErrorString(error));
        return rc; /* Failure */
    }
    if((dP.major+(dP.minor/10)) < min_cc) {
        printf("Min Compute Capability of %2.1f required:  %d.%d found",
                min_cc, dP.major, dP.minor);
        printf(" Not Building CUDA Code");
        return 1; /* Failure */
    } else {
        printf("%d%d", dP.major, dP.minor);
        return 0; /* Success */
    }
}

2. CMakeLists.txtを編集する
下記のコードを追加することで、$CUDA_NVCC_FLAGSにコンパイルしたマシンのアーキテクチャを自動設定できる。

cmake_minimum_required(VERSION 3.0)
# Find CUDA
find_package(CUDA)

if (CUDA_FOUND)
  #Get CUDA compute capability
  set(OUTPUTFILE ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/cuda_script) # No suffix required
  set(CUDAFILE ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/check_cuda.cu)
  execute_process(COMMAND nvcc -lcuda ${CUDAFILE} -o ${OUTPUTFILE})
  execute_process(COMMAND ${OUTPUTFILE}
                  RESULT_VARIABLE CUDA_RETURN_CODE
                  OUTPUT_VARIABLE ARCH)
  execute_process(COMMAND rm ${OUTPUTFILE})

  if(${CUDA_RETURN_CODE} EQUAL 0)
    set(CUDA_SUCCESS "TRUE")
  else()
    set(CUDA_SUCCESS "FALSE")
  endif()

  if (${CUDA_SUCCESS})
    message(STATUS "CUDA Architecture: -arch=sm_${ARCH}")
    message(STATUS "CUDA Version: ${CUDA_VERSION_STRING}")
    message(STATUS "CUDA Path: ${CUDA_TOOLKIT_ROOT_DIR}")
    message(STATUS "CUDA Libararies: ${CUDA_LIBRARIES}")
    message(STATUS "CUDA Performance Primitives: ${CUDA_npp_LIBRARY}")

    set(CUDA_NVCC_FLAGS "{$CUDA_NVCC_FLAGS};--generate-code arch=compute_${ARCH},code=\"compute_${ARCH},sm_${ARCH}\"")

  else()
    message(WARNING -arch=sm_${ARCH})
  endif()
endif()

まとめ

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• 搭載GPUのアーキテクチャを識別し、そのGPUに最適なバイナリーを出力するmake環境を構築する手順について調査、記載した

参考文献

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• メモ帳@fmaj7b5.info
• Detecting Cuda Architecture required by CMake using NVCC

変更履歴

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1. 2019/08/25: 新規作成