Hacktoberfest 2026：メンテナが10月に向けて印を付けた、オープンで初心者向けの issue。 Hacktoberfest の issue を見る

Incorrect result with `cblas_dgemv` vs reference netlib and other libraries

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評価

難易度
4/5
見積もり時間
3〜5日
初心者へのやさしさ
28/100
issue の種類
バグ
明瞭さ
おおむね明確
活発さ
停滞
技術スタック
cpp
領域
performance

調査の方向性

まず、issue に記載されているコマンドを使って、添付された C++ の再現コードを OpenBLAS および netlib CBLAS でコンパイルします。次に、cblas_dgemv と cblas_ddot の結果を単純な乗算と比較して調査します。入力には reproduction.txt を使用し、報告されている環境間で動作を比較します。最後の要素の不一致の原因を特定し、示されている数値精度を失わずに修正後の結果を実証できれば完了です。

索引モデルが issue の本文から書いたものです。

説明

We recently switched to testing openBLAS on a project and are noticing some test case failures due to a matrix multiplication operation returning an incorrect result.

This issue has been observed on a variety of platforms (Ubuntu 22.04, RHEL7, RHEL9, MSYS2 mingw), a variety of compilers (clang-15, mingw-13, gcc-12, gcc-11, gcc-9), as well as a variety of openblas versions(0.3.3, 0.3.20, 0.3.21, 0.3.24), and a variety of CPUs:

  • Intel(R) Xeon(R) CPU E5-4650 0 @ 2.70GHz
  • Intel(R) Xeon(R) Gold 6226R CPU @ 2.90GHz
  • Intel(R) Core(TM) i7-9850H CPU @ 2.60GHz 2.59 GHz
Reproduction

I have attached a minimally reproducible example (in C++) showing the problem

Reproduction Code 
#include <cblas.h>

#include <cassert>
#include <iostream>
#include <fstream>

constexpr static size_t size = 16;

void get_values(double* A, double* b, const char* binfile) {
    std::fstream binaryReader;
    binaryReader.open(binfile, std::ios::in | std::ios::binary);
    assert(binaryReader.is_open());

    for (size_t i = 0; i < (size * size); i++) {
        binaryReader.read(reinterpret_cast<char *>(&A[i]), sizeof(double));
    }

    for (size_t i = 0; i < size; i++) {
        binaryReader.read(reinterpret_cast<char *>(&b[i]), sizeof(double));
    }
}

void matrixMultiply(const double* A, const double* b, double* c) {
    const size_t N = size;
    for (size_t i = 0; i < N; ++i) {
        for (size_t j = 0; j < N; ++j){
            c[i] += A[ (i * N) + j] * b[j];
        }
    }
}

void CBlasMatrixMultiply(const double* a, const double* b, double* c){
    int32_t M = size;
    int32_t N = size;
    cblas_dgemv(CblasRowMajor,
                CblasNoTrans,
                M, N,
                1.0, a, N,
                b, 1,
                1.0, c, 1);
}

int main(int argc, char* argv[]) {
    auto* A = new double[256]();
    auto* b = new double[16]();

    const char* binfile = argc > 1 ? argv[1] : BIN_FILE;
    get_values(A, b, binfile);

    auto* c_blas = new double[16]();
    CBlasMatrixMultiply(A, b, c_blas);

    auto *c_mat = new double[16]();
    matrixMultiply(A, b, c_mat);

    printf("           BLAS                         MAT\n");
    for (size_t i = 0; i < size; i++) {
        printf("%0.18e\t%0.18e\n", c_blas[i], c_mat[i]);
    }

    // dot product?
    auto c_ddot = cblas_ddot(size, A + (size * 15), 1, b, 1);
    printf("ddot: %0.18e\n", c_ddot);
    printf("dgemv: %0.18e\n", c_blas[15]);
    printf("ddot == dgemv? %s\n", c_ddot == c_blas[15] ? "YES" : "NO");
    printf("dgemv is 0.0? %s\n", c_blas[15] == 0.0 ? "YES" : "NO");

    delete[] A;
    delete[] b;
    delete[] c_blas;
    delete[] c_mat;

    return 0;
}

Compile this code with:

g++ -o blas_test blas_test.cpp -DBIN_FILE=\"path/to/bin\" $(pkg-config --libs --cflags openblas)

And observe the following output:

OpenBLAS result 
           BLAS                         MAT
1.175201193643801378e+00        1.175201193643801822e+00
1.103638323514327002e+00        1.103638323514327224e+00
3.578143506473725477e-01        3.578143506473724922e-01
7.045563366848892062e-02        7.045563366848883735e-02
9.965128148869371871e-03        9.965128148869309421e-03
1.099586127207577424e-03        1.099586127207556390e-03
9.945433911373591229e-05        9.945433911360671605e-05
7.620541308983597162e-06        7.620541308896932986e-06
5.064719745540013918e-07        5.064719744437437483e-07
2.971814122565419325e-08        2.971814140421127963e-08
1.560886642160141946e-09        1.560886564391797127e-09
7.419920233786569952e-11        7.419902813631537848e-11
3.221201083647429186e-12        3.221406076314455686e-12
1.292299600663682213e-13        1.289813102624490508e-13
4.440892098500626162e-15        4.440892098500626162e-15
0.000000000000000000e+00        -4.440892098500626162e-16
ddot: 0.000000000000000000e+00
dgemv: 0.000000000000000000e+00
ddot == dgemv? YES
dgemv is 0.0? YES

It is worth noting that only the last value is different outside of acceptable numerical precision, and that every other value passes within 1e-16. Furthermore, a value of exactly 0.0 is, in itself, suspicious, as there's no real circumstance the value could be that.

Change the compile command to:

# cblas here is netlib
g++ -o blas_test blas_test.cpp -DBIN_FILE=\"path/to/bin\" $(pkg-config --libs --cflags cblas)

and observe this result:

netlib result 
           BLAS                         MAT
1.175201193643801822e+00        1.175201193643801822e+00
1.103638323514327224e+00        1.103638323514327224e+00
3.578143506473724922e-01        3.578143506473724922e-01
7.045563366848883735e-02        7.045563366848883735e-02
9.965128148869309421e-03        9.965128148869309421e-03
1.099586127207556390e-03        1.099586127207556390e-03
9.945433911360671605e-05        9.945433911360671605e-05
7.620541308896932986e-06        7.620541308896932986e-06
5.064719744437437483e-07        5.064719744437437483e-07
2.971814140421127963e-08        2.971814140421127963e-08
1.560886564391797127e-09        1.560886564391797127e-09
7.419902813631537848e-11        7.419902813631537848e-11
3.221406076314455686e-12        3.221406076314455686e-12
1.289813102624490508e-13        1.289813102624490508e-13
4.440892098500626162e-15        4.440892098500626162e-15
-4.440892098500626162e-16       -4.440892098500626162e-16
ddot: -4.440892098500626162e-16
dgemv: -4.440892098500626162e-16
ddot == dgemv? YES
dgemv is 0.0? NO

Here is the binary file that contains a 16x16 matrix and a 16x1 vector:
(NOTE: This is a binary data file, extension changed to make github happy)
reproduction.txt

Other Notes

We have done extensive testing in other BLAS-like environments to get a result close to the expected -4e-16 result, which passes our test. Both MATLAB (2023a) and numpy (1.26 w/ MKL) return a result very close to what we expect, and pass our test. And, obviously, our naive matrix multiplication in the reproduction code gives

The matrix in question is not overly ill-conditioned, it has a condition number of ~10.

主要言語
C
スター
7.6k
フォーク
1.7k
平均マージ
1日 6時間
マージ済み PR（30日）
46

環境構築

このプロジェクトには開発コンテナ、Dockerfile、コントリビューションガイドがありません。まず README を読み、一般的な手順ははじめてのコントリビューションガイドを参照してください。

はじめの一歩

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