Невозможно выбрать <type 'instancemethod'> при использовании многопроцессорной обработки Pool.map ()

Question

Я пытаюсь использовать функцию multiprocessing Pool.map(), чтобы разделить работу одновременно. Когда я использую следующий код, он отлично работает:

import multiprocessing

def f(x):
    return x*x

def go():
    pool = multiprocessing.Pool(processes=4)        
    print pool.map(f, range(10))


if __name__== '__main__' :
    go()

Однако, когда я использую его в более объектно-ориентированном подходе, он не работает. Это сообщение об ошибке:

PicklingError: Can't pickle <type 'instancemethod'>: attribute lookup
__builtin__.instancemethod failed

Это происходит, когда моей основной программой является следующее:

import someClass

if __name__== '__main__' :
    sc = someClass.someClass()
    sc.go()

и мой класс someClass следующий:

import multiprocessing

class someClass(object):
    def __init__(self):
        pass

    def f(self, x):
        return x*x

    def go(self):
        pool = multiprocessing.Pool(processes=4)       
        print pool.map(self.f, range(10))

Кто-нибудь знает, в чем может быть проблема, или простой способ ее обойти?

Answer 1

Проблема заключается в том, что многопроцессорная обработка должна выполнять сортировку между процессами, а связанные методы не могут быть выбраны. Обходной путь (независимо от того, считаете ли вы это «простым» или нет ;-) - это добавить инфраструктуру в вашу программу, чтобы такие методы можно было выбрать, зарегистрировав ее с помощью стандартного библиотечного метода copy_reg .

Например, вклад Стивена Бетарда в этой цепочки (ближе к концу цепочки) демонстрирует один вполне работоспособный подход, позволяющий метод травления / расслоения методом copy_reg.

Answer 2

Все эти решения безобразны, потому что многопроцессорная обработка и травление нарушены и ограничены, если вы не выйдете за пределы стандартной библиотеки.

Если вы используете форк multiprocessing с именем pathos.multiprocesssing, вы можете напрямую использовать классы и методы классов в многопроцессорных функциях map. Это связано с тем, что dill используется вместо pickle или cPickle, а dill может сериализовать практически все в Python.

pathos.multiprocessing также предоставляет функцию асинхронного отображения ... и может map функции с несколькими аргументами (например, map(math.pow, [1,2,3], [4,5,6]))

См: Что могут делать мультипроцессор и укроп вместе?

и: http://matthewrocklin.com/blog/work/2013/12/05/Parallelism-and-Serialization/

>>> import pathos.pools as pp
>>> p = pp.ProcessPool(4)
>>> 
>>> def add(x,y):
...   return x+y
... 
>>> x = [0,1,2,3]
>>> y = [4,5,6,7]
>>> 
>>> p.map(add, x, y)
[4, 6, 8, 10]
>>> 
>>> class Test(object):
...   def plus(self, x, y): 
...     return x+y
... 
>>> t = Test()
>>> 
>>> p.map(Test.plus, [t]*4, x, y)
[4, 6, 8, 10]
>>> 
>>> p.map(t.plus, x, y)
[4, 6, 8, 10]

И, чтобы быть в явном виде, вы можете делать именно то, что вы хотели, в первую очередь, и вы можете сделать это от переводчика, если хотите.

>>> import pathos.pools as pp
>>> class someClass(object):
...   def __init__(self):
...     pass
...   def f(self, x):
...     return x*x
...   def go(self):
...     pool = pp.ProcessPool(4)
...     print pool.map(self.f, range(10))
... 
>>> sc = someClass()
>>> sc.go()
[0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]
>>> 

Получить код здесь: https://github.com/uqfoundation/pathos

Answer 3

Вы также можете определить метод __call__() внутри вашего someClass(), который вызывает someClass.go() и затем передает экземпляр someClass() в пул. Этот объект является маринованным, и он отлично работает (для меня) ...

Answer 4

Некоторые ограничения для решения Стивена Бетарда:

Когда вы регистрируете свой метод класса как функцию, деструктор вашего класса неожиданно вызывается каждый раз, когда заканчивается обработка вашего метода.Так что если у вас есть 1 экземпляр вашего класса, который вызывает n раз его метод, члены могут исчезнуть между двумя запусками, и вы можете получить сообщение malloc: *** error for object 0x...: pointer being freed was not allocated (например, открытый файл участника) или pure virtual method called, terminate called without an active exception (что означает, что время жизни членаобъект, который я использовал, был короче, чем я думал).Я получил это при работе с n больше, чем размер пула.Вот краткий пример:

from multiprocessing import Pool, cpu_count
from multiprocessing.pool import ApplyResult

# --------- see Stenven's solution above -------------
from copy_reg import pickle
from types import MethodType

def _pickle_method(method):
    func_name = method.im_func.__name__
    obj = method.im_self
    cls = method.im_class
    return _unpickle_method, (func_name, obj, cls)

def _unpickle_method(func_name, obj, cls):
    for cls in cls.mro():
        try:
            func = cls.__dict__[func_name]
        except KeyError:
            pass
        else:
            break
    return func.__get__(obj, cls)


class Myclass(object):

    def __init__(self, nobj, workers=cpu_count()):

        print "Constructor ..."
        # multi-processing
        pool = Pool(processes=workers)
        async_results = [ pool.apply_async(self.process_obj, (i,)) for i in range(nobj) ]
        pool.close()
        # waiting for all results
        map(ApplyResult.wait, async_results)
        lst_results=[r.get() for r in async_results]
        print lst_results

    def __del__(self):
        print "... Destructor"

    def process_obj(self, index):
        print "object %d" % index
        return "results"

pickle(MethodType, _pickle_method, _unpickle_method)
Myclass(nobj=8, workers=3)
# problem !!! the destructor is called nobj times (instead of once)

Вывод:

Constructor ...
object 0
object 1
object 2
... Destructor
object 3
... Destructor
object 4
... Destructor
object 5
... Destructor
object 6
... Destructor
object 7
... Destructor
... Destructor
... Destructor
['results', 'results', 'results', 'results', 'results', 'results', 'results', 'results']
... Destructor

Метод __call__ не столь эквивалентен, поскольку [None, ...] считывается из результатов:

from multiprocessing import Pool, cpu_count
from multiprocessing.pool import ApplyResult

class Myclass(object):

    def __init__(self, nobj, workers=cpu_count()):

        print "Constructor ..."
        # multiprocessing
        pool = Pool(processes=workers)
        async_results = [ pool.apply_async(self, (i,)) for i in range(nobj) ]
        pool.close()
        # waiting for all results
        map(ApplyResult.wait, async_results)
        lst_results=[r.get() for r in async_results]
        print lst_results

    def __call__(self, i):
        self.process_obj(i)

    def __del__(self):
        print "... Destructor"

    def process_obj(self, i):
        print "obj %d" % i
        return "result"

Myclass(nobj=8, workers=3)
# problem !!! the destructor is called nobj times (instead of once), 
# **and** results are empty !

Так что ни один из обоих методов не удовлетворяет ...

Answer 5

Есть еще один ярлык, который вы можете использовать, хотя он может быть неэффективным в зависимости от того, что находится в экземплярах вашего класса.

Как все говорили, проблема в том, что код multiprocessing должен перебирать вещи, которые он отправляет запущенным подпроцессам, а средство выбора не выполняет методы экземпляра.

Однако, вместо отправки метода экземпляра, вы можете отправить фактический экземпляр класса плюс имя вызываемой функции в обычную функцию, которая затем использует getattr для вызова метода экземпляра, создавая, таким образом, связанный метод в подпроцессе Pool. Это похоже на определение метода __call__, за исключением того, что вы можете вызывать более одной функции-члена.

Похищение кода @ EricH. Из его ответа и аннотирование его (я набрал его заново, поэтому все имена меняются и тому подобное, по некоторым причинам это казалось проще, чем вырезать и вставить :-)) для иллюстрации всех магия:

import multiprocessing
import os

def call_it(instance, name, args=(), kwargs=None):
    "indirect caller for instance methods and multiprocessing"
    if kwargs is None:
        kwargs = {}
    return getattr(instance, name)(*args, **kwargs)

class Klass(object):
    def __init__(self, nobj, workers=multiprocessing.cpu_count()):
        print "Constructor (in pid=%d)..." % os.getpid()
        self.count = 1
        pool = multiprocessing.Pool(processes = workers)
        async_results = [pool.apply_async(call_it,
            args = (self, 'process_obj', (i,))) for i in range(nobj)]
        pool.close()
        map(multiprocessing.pool.ApplyResult.wait, async_results)
        lst_results = [r.get() for r in async_results]
        print lst_results

    def __del__(self):
        self.count -= 1
        print "... Destructor (in pid=%d) count=%d" % (os.getpid(), self.count)

    def process_obj(self, index):
        print "object %d" % index
        return "results"

Klass(nobj=8, workers=3)

Вывод показывает, что действительно, конструктор вызывается один раз (в исходном pid), а деструктор вызывается 9 раз (один раз для каждой сделанной копии = 2 или 3 раза за пул-рабочий процесс, если необходимо, плюс один раз в оригинальном процессе). Это часто нормально, как в этом случае, так как сборщик по умолчанию делает копию всего экземпляра и (частично) тайно повторно заполняет его - в этом случае, делая:

obj = object.__new__(Klass)
obj.__dict__.update({'count':1})

- вот почему, несмотря на то, что деструктор вызывается восемь раз в трех рабочих процессах, он ведет отсчет от 1 до 0 каждый раз, - но, конечно, вы все равно можете столкнуться с проблемой. При необходимости вы можете предоставить свои __setstate__:

    def __setstate__(self, adict):
        self.count = adict['count']

в данном случае, например.

Answer 6

Вы также можете определить метод __call__() внутри вашего someClass(), который вызывает someClass.go() и затем передает экземпляр someClass() в пул. Этот объект является маринованным, и он отлично работает (для меня) ...

class someClass(object):
   def __init__(self):
       pass
   def f(self, x):
       return x*x

   def go(self):
      p = Pool(4)
      sc = p.map(self, range(4))
      print sc

   def __call__(self, x):   
     return self.f(x)

sc = someClass()
sc.go()

Answer 7

Решение от parisjohn и выше прекрасно работает у меня. Плюс код выглядит чистым и простым для понимания. В моем случае есть несколько функций для вызова с использованием Pool, поэтому я изменил код parisjohn чуть ниже. Я сделал call , чтобы иметь возможность вызывать несколько функций, а имена функций передаются в аргументе dict из go():

from multiprocessing import Pool
class someClass(object):
    def __init__(self):
        pass

    def f(self, x):
        return x*x

    def g(self, x):
        return x*x+1    

    def go(self):
        p = Pool(4)
        sc = p.map(self, [{"func": "f", "v": 1}, {"func": "g", "v": 2}])
        print sc

    def __call__(self, x):
        if x["func"]=="f":
            return self.f(x["v"])
        if x["func"]=="g":
            return self.g(x["v"])        

sc = someClass()
sc.go()

Answer 8

Почему бы не использовать отдельную функцию?

def func(*args, **kwargs):
    return inst.method(args, kwargs)

print pool.map(func, arr)

Answer 9

В этом простом случае, когда someClass.f не наследует какие-либо данные из класса и ничего не присоединяет к классу, возможное решение состоит в том, чтобы выделить f, поэтому его можно засечь:

import multiprocessing


def f(x):
    return x*x


class someClass(object):
    def __init__(self):
        pass

    def go(self):
        pool = multiprocessing.Pool(processes=4)       
        print pool.map(f, range(10))

Answer 10

Потенциально тривиальным решением этого является переход на использование multiprocessing.dummy. Это основанная на потоках реализация многопроцессорного интерфейса, которая, похоже, не имеет этой проблемы в Python 2.7. У меня нет большого опыта здесь, но это быстрое изменение импорта позволило мне вызвать apply_async для метода класса.

Несколько хороших ресурсов на multiprocessing.dummy:

https://docs.python.org/2/library/multiprocessing.html#module-multiprocessing.dummy

http://chriskiehl.com/article/parallelism-in-one-line/