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分享一个简单易用的python并行模块【PP模块】

分类: 文章 • 2023-12-09 17:45:39
目前个人计算机大都是多核的，但是在运行python程序的时候会发现实际上只有一个核心（CPU）在跑代码，另外几个核心都在偷懒呢，如下图

分享一个简单易用的python并行模块【PP模块】 

并行计算的目的是将所有的核心都运行起来以提高代码的执行速度，在python中由于存在全局解释器锁（GIL）如果使用默认的python多线程进行并行计算可能会发现代码的执行速度并不会加快，甚至会比使用单核心要慢！！！

一些并行模块通过修改pyhton的GIL机制突破了这个限制，使得Python在多核电脑中也能够有效的进行并行计算。PP（Parallel Python）模块就是其中一种。

pp模块是python的一个轻量级并行模块，能够有效提高程序运行效率，使用非常方便。

下面这段测试代码是计算从0到给定范围内所有质数的和，即计算0~100000，0~100100，... ，0~100700这8个范围内的所有质数的和：
  1. import pp,time,math
  2. def isprime(n):
  3.     """Returns True if n is prime and False otherwise"""
  4.     if not isinstance(n, int):
  5.         raise TypeError("argument passed to is_prime is not of 'int' type")
  6.     if n < 2:
  7.         return False
  8.     if n == 2:
  9.         return True
  10.     max = int(math.ceil(math.sqrt(n)))
  11.     i = 2
  12.     while i <= max:
  13.         if n % i == 0:
  14.             return False
  15.         i += 1
  16.     return True

  18. def sum_pimes(n):
  19.     """Calculates sum of all primes below given integer n"""
  20.     return sum([x for x in range(2, n) if isprime(x)])

  22. #串行代码
  23. print("{beg}串行程序{beg}".format(beg='-'*16))
  24. startTime = time.time()

  26. inputs = (100000, 100100, 100200, 100300, 100400, 100500, 100600, 100700)
  27. results = [ (input,sum_primes(input)) for input in inputs ]

  29. for input, result in results:
  30.     print("Sum of primes below %s is %s" % (input, result))

  32. print("用时:%.3fs"%( time.time()-startTime ) )

  34. #并行代码
  35. print("{beg}并行程序{beg}".format(beg='-'*16))
  36. startTime = time.time()

  38. job_server = pp.Server()
  39. inputs = (100000, 100100, 100200, 100300, 100400, 100500, 100600, 100700)
  40. jobs = [(input, job_server.submit(sum_primes, (input, ), (isprime, ),
  41.         ("math", )) ) for input in inputs]

  43. for input, job in jobs:
  44.     print("Sum of primes below %s is %s" % (input, job()))

  46. print("用时:%.3fs"%( time.time()-startTime ) )
复制代码

运行效果图：

分享一个简单易用的python并行模块【PP模块】 

由于楼主的电脑是伪4核（实际是2核，由于intel使用了超线程把它变成了4核的样子），因此效率只是提高了两倍，不过也还是不错了~
理论上你的电脑中实际有多少的个核心，通过并行计算就能提高多少被效率（实际的提高倍速会低一点）。

可以看到并行代码只是比串行代码多了几行，然而效率就翻倍了，看到这各位鱼油有木有动心呢

下面就开始正式介绍这个模块了

一：安装

1.从官网下载对应版本的PP模块：http://www.parallelpython.com/content/view/18/32/

我的系统是Windows，python版本是3.4.4因此选择了下面这个版本

分享一个简单易用的python并行模块【PP模块】 

2.在解压目录下打开命令行，输入python setup.py install就自动开始安装了（就是这么简单)

分享一个简单易用的python并行模块【PP模块】 

二：使用

1.导入模块
  1. import pp
复制代码

2.开启服务
  1. job_server = pp.Server() 
  2. #ncpus = 4 #可以自己指定使用的核心数
  3. #job_server = pp.Server(ncpus) #创建服务
  4. #默认为使用全部核心
复制代码

3.提交任务
  1. f1 = job_server.submit(func1, args1, depfuncs1, modules1) 
  2. #func1: 被并行执行的函数
  3. #args1: func的参数，以元组的形式传入
  4. #depfuncs1: 被func调用的函数，以元组的形式传入
  5. #modules1: 函数执行需要调用的模块，以元组的形式传入
复制代码

4.获取结果
  1. r1 = f1()
复制代码


下面根据之前的测试例子解释下pp模块的使用

子程序
  1. math
  2. def isprime(n):
  3.     if not isinstance(n, int):
  4.         raise TypeError("argument passed to is_prime is not of 'int' type")
  5.     if n < 2:
  6.         return False
  7.     if n == 2:
  8.         return True
  9.     max = int(math.ceil(math.sqrt(n)))
  10.     i = 2
  11.     while i <= max:
  12.         if n % i == 0:
  13.             return False
  14.         i += 1
  15.     return True

  17. def sum_pimes(n):
  18.     return sum([x for x in range(2, n) if isprime(x)])
复制代码

主程序
  1. import pp
  2. job_server = pp.Server()
  3. inputs = (100000, 100100, 100200, 100300, 100400, 100500, 100600, 100700)
  4. jobs = [(input, job_server.submit(sum_primes, (input, ), (isprime, ),
  5.         ("math", )) ) for input in inputs]
  6. for input, job in jobs:
  7.     print("Sum of primes below %s is %s" % (input, job()))
复制代码

第1行：导入pp模块
第2行：开启pp服务，没有填参数表示使用全部核心进行计算
第3行：设定任务，即程序需要计算0~100000，0~100100，... ，0~100700这8个范围内的所有质数的和
第4行：是一个列表推导式，它的作用是将inputs中的值传递给sum_primes，并且执行job_server.submit函数。

  1. 在job_server.submit的参数：
  2. - sum_primes为被并行执行的函数，注意这里不能写成sum_primes()
  3. - (input,)为sum_primes的参数即100000，100100，...，100700。注意这里要以元组形式传入，而","是元组的标志，因此括号中的逗号不能漏了
  4. - (isprime,)是sum_primes执行过程中需要用到的函数，以元组形式传入
  5. - ("math",)是sum_primes或isprime函数中需要用到的模块，以元组形式传入
复制代码

最后两行：执行完第四行后得到的jobs列表中的每个元素都是一个二元组即(input,func)的形式。这两行的意思就是循环调用func，并打印结果。（通过函数调用的方式获取并行计算结果）
到这里一个使用pp模块进行并行计算的代码就实现了（并行计算就是如此简单）。

随着任务的需求不同，代码量也会有所变化，不过基本过程就是以上四步。

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