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¿Cómo se puede implementar PARFOR en Python para el procesamiento paralelo?

2015/6/1
Python no tiene un `parfor` parecido a Matlab incorporado. Los equivalentes más cercanos implican el uso de bibliotecas de multiprocesamiento para lograr el comportamiento paralelo de bucle 'para'. El mejor enfoque depende de la naturaleza de su tarea:

1. `multiprocesamiento.pool` para tareas unidas a CPU:

Esto es adecuado cuando sus iteraciones de bucle son independientes y computacionalmente intensivas (unidas a CPU). Es eficiente para distribuir el trabajo en múltiples núcleos de CPU.

`` `Python

importar multiprocesamiento

def my_function (i):

"" "La función se ejecutará en paralelo". ""

# Tu código aquí ...

resultado =I * 2 # Ejemplo

Resultado de retorno

Si __name__ =='__main__':

con multiprocesamiento.pool (procesos =multiprocessing.cpu_count ()) como grupo:

Resultados =Pool.map (my_function, rango (10)) # rango (10) es su rango de bucle 'para'

Imprimir (resultados) # Salida:[0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18]

`` `` ``

`multiprocesamiento.pool.map` aplica` my_function` a cada elemento en `rango (10)` en paralelo. `multiprocesamiento.cpu_count ()` determina el número óptimo de procesos. Ajuste esto en función de su sistema y la cantidad de núcleos disponibles. Recuerde el `if __name__ =='__main __':` El bloque es crucial para el multiprocesamiento adecuado en las ventanas.

2. `concurrente.futures.processpoolexecutor` (más flexible):

Esto ofrece más control y flexibilidad que `multiprocesamiento.pool`, particularmente si necesita más control o manejo de errores de grano fino.

`` `Python

importación concurrente.

def my_function (i):

# Tu código aquí ...

resultado =i * 2

return i, resultado #retornando el índice original y el resultado es útil para realizar un seguimiento

Si __name__ =='__main__':

con concurrent.futures.processpoolexecutor () como ejecutor:

resultados =ejecutor.map (my_function, rango (10))

Para I, resulta en resultados:

print (f "entrada:{i}, salida:{resultado}")

`` `` ``

`Ejecutor.map` es similar a` Pool.Map`, pero permite que las excepciones sean y manejen. También puede usar `Executor.submit` para un control más asíncrono.

3. `joblib` para una sintaxis más simple (a menudo más rápido):

`Joblib` simplifica el procesamiento paralelo, especialmente para matrices numpy. A menudo funciona mejor que 'multiprocesamiento' para operaciones numéricas específicas.

`` `Python

de la importación de joblib paralelo, retrasado

def my_function (i):

# Tu código aquí ...

resultado =i * 2

Resultado de retorno

Si __name__ =='__main__':

Resultados =paralelo (n_jobs =multiprocessing.cpu_count ()) (retrasado (my_function) (i) para i en el rango (10))

Imprimir (resultados)

`` `` ``

`Joblib` maneja automáticamente la distribución de tareas y la agregación de resultados. `n_jobs` especifica el número de procesos paralelos.

Consideraciones importantes:

* Overhead: El procesamiento paralelo introduce gastos generales de la creación y comunicación de procesos. Para tareas muy pequeñas, la sobrecarga podría superar los beneficios.

* Compartir datos: Evite compartir datos mutables directamente entre procesos; En su lugar, pase copias o use mecanismos de comunicación entre procesos (colas, tuberías) si es necesario.

* Dependencias: Asegúrese de que sus funciones y sus dependencias estén debidamente empaquetadas y disponibles para cada proceso de trabajadores.

* Tareas de enlace I/O: Si su bucle implica operaciones significativas de E/S (por ejemplo, solicitudes de red, lecturas de archivos), el uso de `multiprocesamiento` podría no proporcionar aceleras significativas. Considere `Asyncio` o` Threading` (aunque `Threading` está limitado por el Lock Global Interpreter (GIL) en CPython).

Elija el enfoque que mejor se adapte a sus necesidades y las características de su tarea. Para casos simples, `joblib` a menudo proporciona la solución más fácil y eficiente. Para escenarios más complejos con operaciones asincrónicas o control de grano fino, `concurrente.futures` es más poderoso. Recuerde perfilar siempre su código para determinar las ganancias de rendimiento reales.

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