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對許多檔案使用多處理的最佳方式

2022-05-17 11:21:02 後端開發

所以我有大量需要處理成 CSV 的檔案。每個檔案本身都很大,每一行都是一個字串。檔案的每一行都可以代表三種資料中的一種,每種資料的處理方式都略有不同。我當前的解決方案如下所示:

    type1_columns = [...]
    type2_columns = [...]
    type3_columns = [...]

    file_list = os.listdir(filelist)

    def process_type1_line(json_line):
       #processing logic
       to_append = [a, b, c, d, e]
       type1_series = pd.Series(to_append, index=type1_columns)
       return type1_series


    def process_type2_line(json_line):
       #processing logic
       to_append = [a, b, c, d, e]
       type2_series = pd.Series(to_append, index=type2_columns)
       return type2_series


    def process_type3_line(json_line):
       #processing logic
       to_append = [a, b, c, d, e]
       type3_series = pd.Series(to_append, index=type3_columns)
       return type3_series


    def process_file(file):
        type1_df = pd.DataFrame(columns=type1_columns)
        type2_df = pd.DataFrame(columns=type2_columns)
        type3_df = pd.DataFrame(columns=type3_columns)

        with open(filepath/file) as f:
             data=f.readlines()
             for line in data:
                  #some logic to get the record_type and convert line to json
                  record_type = ...
                  json_line = ...

                  if record_type == "type1":
                       type1_series = process_type1_line(json_line)
                       type1_df = type1_df.append(type1_series, ignore_index=True)
                  if record_type == "type2":
                       type2_series = process_type2_line(json_line)
                       type2_df = type2_df.append(type2_series, ignore_index=True)
                  if record_type == "type3":
                       type3_series = process_type3_line(json_line)
                       type3_df = type3_df.append(type3_series, ignore_index=True)

        type1_df.to_csv(type1_csv_path.csv)
        type2_df.to_csv(type2_csv_path.csv)
        type3_df.to_csv(type3_csv_path.csv)


     for file in file_list:
          process_file(file)

我遍歷檔案,并為三種不同型別的記錄中的每一種創建資料框。我決議這些行并為每個行呼叫適當的處理函式。回傳的系列將附加到該檔案的該記錄型別的最終資料幀。處理完檔案后,三個資料框將保存為 CSV,然后我們從下一個檔案開始。

問題是這種方法花費的時間太長,我需要數周時間來處理所有檔案。

我嘗試通過使用多處理(我沒有大量經驗)來修改我的方法,其中包括:

     with ThreadPoolExecutor(max_workers=30) as executor:
          futures = [executor.submit(process_file, file) for file in file_list]

在一些日志列印陳述句中,我可以看到這開始處理 30 個檔案,但沒有一個檔案完成,所以我至少知道我的方法有缺陷。誰能解釋解決這個問題的最佳方法是什么?也許是多處理和異步的某種組合?

uj5u.com熱心網友回復:

你有兩個大問題:

  1. 您將整個輸入檔案加載到記憶體中,在記憶體中生成整個結果,然后一次寫入整個輸出檔案。這意味著,如果您有 30 個并行操作的作業人員,您需要與 30 個(自我描述的)檔案成比例的記憶體。您將所有資料存盤兩次,一次作為s回傳list的行,然后再次存盤在三個s 之一中;如果您按原樣使用您的代碼,沒有執行程式,并且只是更改:strf.readlines()DataFrame

          data=f.readlines()
          for line in data:
    

    到:

          for line in f:
    

    您會立即將記憶體使用量減少大約一半,這(可能)足以阻止頁面抖動。也就是說,您仍然會使用與檔案大小成比例的記憶體來存盤DataFrames,因此如果您并行化您的代碼,您將繼續顛簸,并且如果檔案足夠大,即使沒有并行性也可能仍然顛簸。

  2. 您正在.append每一行使用,IIRC,對于DataFrames 是 Schlemiel the Painter 演算法的一種形式:每個都append制作一個全新的DataFrame,將舊的全部內容DataFrame加上少量的新資料復制到一個新的DataFrame,用隨著現有資料越來越大,作業時間越來越長;應該攤銷O(n)的作業變成了O(n**2)作業。

在這兩者之間,您使用的記憶體比需要的多,并且在重復的追加上執行了大量不必要的忙碌作業。并行性可能有助于更快地完成繁忙的作業,但作為交換,它會將您的記憶體需求增加 30 倍;很可能,您沒有那么多 RAM(如果這些檔案真的很大,那么您可能沒有足夠的 RAM 來存盤其中一個檔案),并且您最終會出現頁面抖動(將記憶體寫入頁面檔案/交換檔案以為其他東西騰出空間,按需讀回,并經常丟棄在你完成之前分頁的記憶體,使記憶體訪問與磁盤性能相關,這比 RAM 訪問慢幾個數量級)。

我不太了解 Pandas,不能說它是否為你正在做的事情提供了一些更好的增量解決方案,但你并不真的需要它;只需逐行處理輸入,并使用csv模塊隨時寫入行。您的記憶體需求將從“與每個輸入檔案的大小成比例”下降到“與輸入檔案每一的資料成比例”。

你的process_file函式最終看起來像:

def process_file(file):
    # Open input file and all output files (newline='' needed to play nice with csv module
    # which takes control of newline format to ensure dialect rules followed precisely,
    # regardless of OS line separator rules)
    with open(filepath/file) as f,\
         open(type1_csv_path, 'w', newline='') as type1f,\
         open(type2_csv_path, 'w', newline='') as type2f,\
         open(type3_csv_path, 'w', newline='') as type3f:
         csv1 = csv.writer(type1f)
         csv1.writerow(type1_columns)  # Omit if no useful column header
         csv2 = csv.writer(type2f)
         csv2.writerow(type2_columns)  # Omit if no useful column header
         csv3 = csv.writer(type3f)
         csv3.writerow(type3_columns)  # Omit if no useful column header
         for line in f:  # Directly iterating file object lazily fetches line at a time
                         # where .readlines() eagerly fetches whole file, requiring
                         # a ton of memory for no reason
              #some logic to get the record_type and convert line to json
              record_type = ...
              json_line = ...

              if record_type == "type1":
                   type1_series = process_type1_line(json_line)
                   csv1.writerow(type1_series)  # Might need to convert to plain list if Series
                                                # doesn't iterate the values you need directly
              elif record_type == "type2":
                   type2_series = process_type2_line(json_line)
                   csv2.writerow(type2_series)
              elif record_type == "type3":
                   type3_series = process_type3_line(json_line)
                   csv3.writerow(type3_series)

如果它按原樣作業(沒有執行者),請以這種方式使用它。如果您在沒有執行程式的情況下頁面抖動,或者檔案足夠大以至于重復append的 s 對您造成嚴重傷害,那么這可能足以使其完全獨立作業。如果速度太慢,如果您正在做大量作業將每一行處理成輸出格式,則執行程式可能會提供一點好處(因為在大多數作業人員正在處理時,一兩個作業人員可以充分共享磁盤訪問以進行讀寫) ,但是如果每條線的處理作業量很低,那么少數工人(我會從兩三個開始)只會增加磁盤爭用(特別是如果您使用的是旋轉磁盤硬碟驅動器,而不是 SSD ),并且并行性要么無濟于事,要么會積極傷害。

您可能需要調整使用的確切 CSV 方言csv.writer作為引數encoding傳遞給檔案的消費者(s)期望),但這是一般形式。encoding='utf-8'encoding='utf-16'open.csv

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/houduan/476128.html

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