python multiprocessing.Array:巨大的临时内存开销

时间:2016-08-05 22:02:13

标签: python arrays memory multiprocessing overhead

如果我使用python的multiprocessing.Array来创建1G共享数组,我发现python进程在调用多处理过程中使用了大约30G的内存。然后在此之后减少内存使用量。我很感激任何帮助,弄清楚为什么会这样,并解决它。

以下是在Linux上重现它的代码,其内存由smem监控:

import multiprocessing
import ctypes
import numpy
import time
import subprocess
import sys

def get_smem(secs,by):
    for t in range(secs):
        print subprocess.check_output("smem")
        sys.stdout.flush()
        time.sleep(by)



def allocate_shared_array(n):
    data=multiprocessing.Array(ctypes.c_ubyte,range(n))
    print "finished allocating"
    sys.stdout.flush()


n=10**9
secs=30
by=5
p1=multiprocessing.Process(target=get_smem,args=(secs,by))
p2=multiprocessing.Process(target=allocate_shared_array,args=(n,))
p1.start()
p2.start()
print "pid of allocation process is",p2.pid
p1.join()
p2.join()
p1.terminate()
p2.terminate()

这是输出:

pid of allocation process is 2285
  PID User     Command                         Swap      USS      PSS      RSS
 2116 ubuntu   top                                0      700      773     1044
 1442 ubuntu   -bash                              0     2020     2020     2024
 1751 ubuntu   -bash                              0     2492     2528     2700
 2284 ubuntu   python test.py                     0     1080     4566    11924
 2286 ubuntu   /usr/bin/python /usr/bin/sm        0     4688     5573     7152
 2276 ubuntu   python test.py                     0     4000     8163    16304
 2285 ubuntu   python test.py                     0   137948   141431   148700

  PID User     Command                         Swap      USS      PSS      RSS
 2116 ubuntu   top                                0      700      773     1044
 1442 ubuntu   -bash                              0     2020     2020     2024
 1751 ubuntu   -bash                              0     2492     2528     2700
 2284 ubuntu   python test.py                     0     1188     4682    12052
 2287 ubuntu   /usr/bin/python /usr/bin/sm        0     4696     5560     7160
 2276 ubuntu   python test.py                     0     4016     8174    16304
 2285 ubuntu   python test.py                     0 13260064 13263536 13270752

  PID User     Command                         Swap      USS      PSS      RSS
 2116 ubuntu   top                                0      700      773     1044
 1442 ubuntu   -bash                              0     2020     2020     2024
 1751 ubuntu   -bash                              0     2492     2528     2700
 2284 ubuntu   python test.py                     0     1188     4682    12052
 2288 ubuntu   /usr/bin/python /usr/bin/sm        0     4692     5556     7156
 2276 ubuntu   python test.py                     0     4016     8174    16304
 2285 ubuntu   python test.py                     0 21692488 21695960 21703176

  PID User     Command                         Swap      USS      PSS      RSS
 2116 ubuntu   top                                0      700      773     1044
 1442 ubuntu   -bash                              0     2020     2020     2024
 1751 ubuntu   -bash                              0     2492     2528     2700
 2284 ubuntu   python test.py                     0     1188     4682    12052
 2289 ubuntu   /usr/bin/python /usr/bin/sm        0     4696     5560     7160
 2276 ubuntu   python test.py                     0     4016     8174    16304
 2285 ubuntu   python test.py                     0 30115144 30118616 30125832

  PID User     Command                         Swap      USS      PSS      RSS
 2116 ubuntu   top                                0      700      771     1044
 1442 ubuntu   -bash                              0     2020     2020     2024
 1751 ubuntu   -bash                              0     2492     2527     2700
 2284 ubuntu   python test.py                     0     1192     4808    12052
 2290 ubuntu   /usr/bin/python /usr/bin/sm        0     4700     5481     7164
 2276 ubuntu   python test.py                     0     4092     8267    16304
 2285 ubuntu   python test.py                     0 31823696 31827043 31834136

  PID User     Command                         Swap      USS      PSS      RSS
 2116 ubuntu   top                                0      700      771     1044
 1442 ubuntu   -bash                              0     2020     2020     2024
 1751 ubuntu   -bash                              0     2492     2527     2700
 2284 ubuntu   python test.py                     0     1192     4808    12052
 2291 ubuntu   /usr/bin/python /usr/bin/sm        0     4700     5481     7164
 2276 ubuntu   python test.py                     0     4092     8267    16304
 2285 ubuntu   python test.py                     0 31823696 31827043 31834136

Process Process-2:
Traceback (most recent call last):
  File "/usr/lib/python2.7/multiprocessing/process.py", line 258, in _bootstrap
    self.run()
  File "/usr/lib/python2.7/multiprocessing/process.py", line 114, in run
    self._target(*self._args, **self._kwargs)
  File "test.py", line 17, in allocate_shared_array
    data=multiprocessing.Array(ctypes.c_ubyte,range(n))
  File "/usr/lib/python2.7/multiprocessing/__init__.py", line 260, in Array
    return Array(typecode_or_type, size_or_initializer, **kwds)
  File "/usr/lib/python2.7/multiprocessing/sharedctypes.py", line 115, in Array
    obj = RawArray(typecode_or_type, size_or_initializer)
  File "/usr/lib/python2.7/multiprocessing/sharedctypes.py", line 88, in RawArray
    result = _new_value(type_)
  File "/usr/lib/python2.7/multiprocessing/sharedctypes.py", line 63, in _new_value
    wrapper = heap.BufferWrapper(size)
  File "/usr/lib/python2.7/multiprocessing/heap.py", line 243, in __init__
    block = BufferWrapper._heap.malloc(size)
  File "/usr/lib/python2.7/multiprocessing/heap.py", line 223, in malloc
    (arena, start, stop) = self._malloc(size)
  File "/usr/lib/python2.7/multiprocessing/heap.py", line 120, in _malloc
    arena = Arena(length)
  File "/usr/lib/python2.7/multiprocessing/heap.py", line 82, in __init__
    self.buffer = mmap.mmap(-1, size)
error: [Errno 12] Cannot allocate memory

2 个答案:

答案 0 :(得分:3)

从print语句的格式来看,您正在使用python 2

range(n)替换为xrange(n)以节省一些内存。

data=multiprocessing.Array(ctypes.c_ubyte,xrange(n))

(或使用python 3)

10亿个范围大约需要8GB(我只是在我的Windows PC上试过它并且它冻结了:只是不要这样做!)

尝试使用10 ** 7而不是确定:

>>> z=range(int(10**7))
>>> sys.getsizeof(z)
80000064  => 80 Megs! you do the math for 10**9

xrange这样的生成器函数不占用任何内存,因为它在迭代时逐个提供值。

在Python 3中,他们肯定厌倦了这些问题,并发现大多数人使用range,因为他们想要生成器,杀死xrange并将range变成生成器。现在,如果您真的想要将所有数字分配给list(range(n))。至少你不会错误地分配一个太字节!

编辑:

OP评论意味着我的解释并没有解决问题。我在我的windows box上做了一些简单的测试:

import multiprocessing,sys,ctypes
n=10**7

a=multiprocessing.RawArray(ctypes.c_ubyte,range(n))  # or xrange
z=input("hello")

使用python 2,最高可达500Mb,然后保持250Mb 斜坡高达500Mb然后使用python 3保持在7Mb(这很奇怪,因为它至少应该是10Mb ......)

结论:好吧,它在500Mb达到峰值,所以不确定它会有所帮助,但是你可以在Python 3上尝试你的程序,看看你的整体内存峰值是否较少?

答案 1 :(得分:1)

不幸的是,问题不在于范围,因为我只是将其作为一个简单的说明。实际上,该数据将从磁盘中读取。我也可以使用n * [“a”]并在multiprocessing.Array中指定c_char作为另一个例子。当我在列表中只有1G的数据时,我仍然使用大约16G,我正在传递给multiprocessing.Array。我想知道是否有一些低效的酸洗正在进行或类似的事情。

我似乎通过使用tempfile.SpooledTemporaryFile和numpy.memmap找到了我需要的解决方法。我可以打开内存映射到内存中的临时文件,必要时将其假脱机到磁盘,并通过将其作为参数传递给multiprocessing.Process在不同进程之间共享。

我仍然想知道多处理会发生什么。尽管如此。我不知道为什么它会将16G用于1G数据阵列。