如何使用多处理管理范围

Question

我正在尝试实现一个使用 python multiprocessing 的函数以加快计算速度。我正在尝试创建一个成对距离矩阵，但使用 for 循环的实现需要 8 个多小时。

此代码似乎运行得更快，但是当我打印矩阵时，矩阵中全是零。当我打印函数中的行时，它似乎可以工作。我认为是范围问题，但我不明白如何处理。

import multiprocessing
import time
import numpy as np

def MultiProcessedFunc(i,x):
    for j in range(i,len(x)):
        time.sleep(0.08)
        M[i,j] = (x[i]+x[j])/2
    print(M[i,:]) # Check if the operation works
    print('')

processes = []

v = [x+1 for x in range(8000)]
M = np.zeros((len(v),len(v)))

for i in range(len(v)):
    p = multiprocessing.Process(target = MultiProcessedFunc, args =(i,v))
    processes.append(p)
    p.start()

for process in processes:
    process.join()
end = time.time()

print('Multiprocessing: {}'.format(end-start))
print(M)

Answer 1

不幸的是，您的代码无法以这种方式编写。多进程产生独立的进程，这意味着内存空间是独立的！一个子流程所做的更改不会反映在其他流程或您的父流程中。

严格来说，这不是范围界定问题。范围是在单个解释器进程中定义的。

模块does provide means of sharing memory between processes，但这是有代价的（由于锁定问题等原因，共享内存要慢得多。

现在，numpy 有一个不错的功能：it releases the GIL during computation。这意味着使用多个threading 而不是multiprocessing 应该会给您带来一些好处，只需对代码进行少量其他更改，只需将import multiprocessing 替换为import threading 和multiprocessing.Process 到threading.Thread。代码应该产生正确的结果。在我的机器上，删除打印语句和它在 8 秒内运行的 sleep 代码：

Multiprocessing: 7.48570203781
[[1.000e+00 1.000e+00 2.000e+00 ... 3.999e+03 4.000e+03 4.000e+03]
 [0.000e+00 2.000e+00 2.000e+00 ... 4.000e+03 4.000e+03 4.001e+03]
 [0.000e+00 0.000e+00 3.000e+00 ... 4.000e+03 4.001e+03 4.001e+03]
 ...
 [0.000e+00 0.000e+00 0.000e+00 ... 7.998e+03 7.998e+03 7.999e+03]
 [0.000e+00 0.000e+00 0.000e+00 ... 0.000e+00 7.999e+03 7.999e+03]
 [0.000e+00 0.000e+00 0.000e+00 ... 0.000e+00 0.000e+00 8.000e+03]]

另一种方法是让您的子流程返回结果，然后将结果合并到您的主流程中。