Python multiprocessing-труба против очереди

каковы фундаментальные различия между очередями и трубами в многопроцессорный пакет Python?

в каких ситуациях следует выбрать один над другим? Когда выгодно использовать Pipe()? Когда выгодно использовать Queue()?

102
multiprocessing performance pipe python queue

1 ответов

  • A Pipe() может иметь только две конечные точки.

  • A Queue() может иметь несколько производителей и потребителей.

когда их использовать

Если вам нужно больше двух точек для связи, используйте Queue().

Если вам нужна абсолютная производительность, a Pipe() гораздо быстрее, потому что Queue() построен на верх Pipe().

Оценка Результатов

предположим, вы хотите создать два процесса и отправлять сообщения между ними как можно быстрее. Это результаты синхронизации гонки перетаскивания между аналогичными тестами с использованием Pipe() и Queue()... Это на ThinkpadT61 работает Ubuntu 11.10 и Python 2.7.2.

FYI, я бросил результаты для JoinableQueue() в качестве бонуса; JoinableQueue() учетные записи для задач, когда queue.task_done() is вызывается (он даже не знает о конкретной задаче, он просто считает незавершенные задачи в очереди), так что queue.join() знает, что работа закончена.

код для каждого в нижней части этого ответа...

mpenning@mpenning-T61:~$ python multi_pipe.py 
Sending 10000 numbers to Pipe() took 0.0369849205017 seconds
Sending 100000 numbers to Pipe() took 0.328398942947 seconds
Sending 1000000 numbers to Pipe() took 3.17266988754 seconds
mpenning@mpenning-T61:~$ python multi_queue.py 
Sending 10000 numbers to Queue() took 0.105256080627 seconds
Sending 100000 numbers to Queue() took 0.980564117432 seconds
Sending 1000000 numbers to Queue() took 10.1611330509 seconds
mpnening@mpenning-T61:~$ python multi_joinablequeue.py 
Sending 10000 numbers to JoinableQueue() took 0.172781944275 seconds
Sending 100000 numbers to JoinableQueue() took 1.5714070797 seconds
Sending 1000000 numbers to JoinableQueue() took 15.8527247906 seconds
mpenning@mpenning-T61:~$

в резюме Pipe() примерно в три раза быстрее, чем Queue(). Даже не думай о JoinableQueue() если вы действительно должны иметь преимущества.

БОНУСНЫЙ МАТЕРИАЛ 2

Multiprocessing вводит тонкое изменения в потоке информации, которые затрудняют отладку, если вы не знаете некоторые ярлыки. Например, у вас может быть скрипт, который отлично работает при индексировании через словарь при многих условиях, но редко терпит неудачу с определенными входными данными.

обычно мы получаем подсказки к сбою, когда весь процесс python аварийно завершает работу; однако вы не получаете незапрошенные трассировки сбоев, напечатанные на консоли, если происходит сбой многопроцессорной функции. Выслеживая неизвестно мультипроцессирование аварии трудно без понятия, что разбился процесс.

самый простой способ, который я нашел для отслеживания информации о сбоях многопроцессорной обработки, - это обернуть всю многопроцессорную функцию в try / except и использовать traceback.print_exc():

import traceback
def reader(args):
    try:
        # Insert stuff to be multiprocessed here
        return args[0]['that']
    except:
        print "FATAL: reader({0}) exited while multiprocessing".format(args) 
        traceback.print_exc()

теперь, когда вы находите аварии вы видите что-то вроде:

FATAL: reader([{'crash', 'this'}]) exited while multiprocessing
Traceback (most recent call last):
  File "foo.py", line 19, in __init__
    self.run(task_q, result_q)
  File "foo.py", line 46, in run
    raise ValueError
ValueError

Исходный Код:

"""
multi_pipe.py
"""
from multiprocessing import Process, Pipe
import time

def reader_proc(pipe):
    ## Read from the pipe; this will be spawned as a separate Process
    p_output, p_input = pipe
    p_input.close()    # We are only reading
    while True:
        msg = p_output.recv()    # Read from the output pipe and do nothing
        if msg=='DONE':
            break

def writer(count, p_input):
    for ii in xrange(0, count):
        p_input.send(ii)             # Write 'count' numbers into the input pipe
    p_input.send('DONE')

if __name__=='__main__':
    for count in [10**4, 10**5, 10**6]:
        # Pipes are unidirectional with two endpoints:  p_input ------> p_output
        p_output, p_input = Pipe()  # writer() writes to p_input from _this_ process
        reader_p = Process(target=reader_proc, args=((p_output, p_input),))
        reader_p.daemon = True
        reader_p.start()     # Launch the reader process

        p_output.close()       # We no longer need this part of the Pipe()
        _start = time.time()
        writer(count, p_input) # Send a lot of stuff to reader_proc()
        p_input.close()
        reader_p.join()
        print("Sending {0} numbers to Pipe() took {1} seconds".format(count,
            (time.time() - _start)))

"""
multi_queue.py
"""

from multiprocessing import Process, Queue
import time
import sys

def reader_proc(queue):
    ## Read from the queue; this will be spawned as a separate Process
    while True:
        msg = queue.get()         # Read from the queue and do nothing
        if (msg == 'DONE'):
            break

def writer(count, queue):
    ## Write to the queue
    for ii in range(0, count):
        queue.put(ii)             # Write 'count' numbers into the queue
    queue.put('DONE')

if __name__=='__main__':
    pqueue = Queue() # writer() writes to pqueue from _this_ process
    for count in [10**4, 10**5, 10**6]:             
        ### reader_proc() reads from pqueue as a separate process
        reader_p = Process(target=reader_proc, args=((pqueue),))
        reader_p.daemon = True
        reader_p.start()        # Launch reader_proc() as a separate python process

        _start = time.time()
        writer(count, pqueue)    # Send a lot of stuff to reader()
        reader_p.join()         # Wait for the reader to finish
        print("Sending {0} numbers to Queue() took {1} seconds".format(count, 
            (time.time() - _start)))

"""
multi_joinablequeue.py
"""
from multiprocessing import Process, JoinableQueue
import time

def reader_proc(queue):
    ## Read from the queue; this will be spawned as a separate Process
    while True:
        msg = queue.get()         # Read from the queue and do nothing
        queue.task_done()

def writer(count, queue):
    for ii in xrange(0, count):
        queue.put(ii)             # Write 'count' numbers into the queue

if __name__=='__main__':
    for count in [10**4, 10**5, 10**6]:
        jqueue = JoinableQueue() # writer() writes to jqueue from _this_ process
        # reader_proc() reads from jqueue as a different process...
        reader_p = Process(target=reader_proc, args=((jqueue),))
        reader_p.daemon = True
        reader_p.start()     # Launch the reader process
        _start = time.time()
        writer(count, jqueue) # Send a lot of stuff to reader_proc() (in different process)
        jqueue.join()         # Wait for the reader to finish
        print("Sending {0} numbers to JoinableQueue() took {1} seconds".format(count, 
            (time.time() - _start)))
200