私は最近アルゴリズムに興味を持つようになり、単純な実装を書いてそれをさまざまな方法で最適化することでアルゴリズムを探求し始めました。
私はすでにランタイムをプロファイリングするための標準 Python モジュールに精通しています (ほとんどの場合、IPython の timeit マジック関数で十分であることがわかりました)。しかし、メモリ使用量にも興味があるので、それらのトレードオフも調査できます (たとえば、以前に計算された値のテーブルをキャッシュするコストと、必要に応じて再計算するコストなど)。特定の関数のメモリ使用量をプロファイリングするモジュールはありますか?
ベストアンサー1
Python 3.4 には新しいモジュールが含まれています:tracemallocどのコードが最も多くのメモリを割り当てているかについての詳細な統計情報を提供します。以下は、メモリを割り当てている上位 3 行を表示する例です。
from collections import Counter
import linecache
import os
import tracemalloc
def display_top(snapshot, key_type='lineno', limit=3):
snapshot = snapshot.filter_traces((
tracemalloc.Filter(False, "<frozen importlib._bootstrap>"),
tracemalloc.Filter(False, "<unknown>"),
))
top_stats = snapshot.statistics(key_type)
print("Top %s lines" % limit)
for index, stat in enumerate(top_stats[:limit], 1):
frame = stat.traceback[0]
# replace "/path/to/module/file.py" with "module/file.py"
filename = os.sep.join(frame.filename.split(os.sep)[-2:])
print("#%s: %s:%s: %.1f KiB"
% (index, filename, frame.lineno, stat.size / 1024))
line = linecache.getline(frame.filename, frame.lineno).strip()
if line:
print(' %s' % line)
other = top_stats[limit:]
if other:
size = sum(stat.size for stat in other)
print("%s other: %.1f KiB" % (len(other), size / 1024))
total = sum(stat.size for stat in top_stats)
print("Total allocated size: %.1f KiB" % (total / 1024))
tracemalloc.start()
counts = Counter()
fname = '/usr/share/dict/american-english'
with open(fname) as words:
words = list(words)
for word in words:
prefix = word[:3]
counts[prefix] += 1
print('Top prefixes:', counts.most_common(3))
snapshot = tracemalloc.take_snapshot()
display_top(snapshot)
結果は次のとおりです。
Top prefixes: [('con', 1220), ('dis', 1002), ('pro', 809)]
Top 3 lines
#1: scratches/memory_test.py:37: 6527.1 KiB
words = list(words)
#2: scratches/memory_test.py:39: 247.7 KiB
prefix = word[:3]
#3: scratches/memory_test.py:40: 193.0 KiB
counts[prefix] += 1
4 other: 4.3 KiB
Total allocated size: 6972.1 KiB
メモリ リークがリークではないのはどのような場合ですか?
この例は、計算の最後にメモリが保持されている場合には最適ですが、大量のメモリを割り当ててからすべてを解放するコードがある場合もあります。技術的にはメモリ リークではありませんが、想定よりも多くのメモリを使用しています。すべてが解放されたときにメモリ使用量を追跡するにはどうすればよいでしょうか。自分のコードの場合は、実行中にスナップショットを取得するデバッグ コードを追加できる可能性があります。そうでない場合は、メイン スレッドの実行中にメモリ使用量を監視するバックグラウンド スレッドを開始できます。
これは、コードがすべて関数に移動された前の例です。その関数が返されると、すべてのメモリが解放されます。また、長時間実行される計算をシミュレートするための呼び出しcount_prefixes()もいくつか追加しました。sleep()
from collections import Counter
import linecache
import os
import tracemalloc
from time import sleep
def count_prefixes():
sleep(2) # Start up time.
counts = Counter()
fname = '/usr/share/dict/american-english'
with open(fname) as words:
words = list(words)
for word in words:
prefix = word[:3]
counts[prefix] += 1
sleep(0.0001)
most_common = counts.most_common(3)
sleep(3) # Shut down time.
return most_common
def main():
tracemalloc.start()
most_common = count_prefixes()
print('Top prefixes:', most_common)
snapshot = tracemalloc.take_snapshot()
display_top(snapshot)
def display_top(snapshot, key_type='lineno', limit=3):
snapshot = snapshot.filter_traces((
tracemalloc.Filter(False, "<frozen importlib._bootstrap>"),
tracemalloc.Filter(False, "<unknown>"),
))
top_stats = snapshot.statistics(key_type)
print("Top %s lines" % limit)
for index, stat in enumerate(top_stats[:limit], 1):
frame = stat.traceback[0]
# replace "/path/to/module/file.py" with "module/file.py"
filename = os.sep.join(frame.filename.split(os.sep)[-2:])
print("#%s: %s:%s: %.1f KiB"
% (index, filename, frame.lineno, stat.size / 1024))
line = linecache.getline(frame.filename, frame.lineno).strip()
if line:
print(' %s' % line)
other = top_stats[limit:]
if other:
size = sum(stat.size for stat in other)
print("%s other: %.1f KiB" % (len(other), size / 1024))
total = sum(stat.size for stat in top_stats)
print("Total allocated size: %.1f KiB" % (total / 1024))
main()
そのバージョンを実行すると、関数が終了したときにすべてのメモリが解放されたため、メモリ使用量は 6 MB から 4 KB に減少しました。
Top prefixes: [('con', 1220), ('dis', 1002), ('pro', 809)]
Top 3 lines
#1: collections/__init__.py:537: 0.7 KiB
self.update(*args, **kwds)
#2: collections/__init__.py:555: 0.6 KiB
return _heapq.nlargest(n, self.items(), key=_itemgetter(1))
#3: python3.6/heapq.py:569: 0.5 KiB
result = [(key(elem), i, elem) for i, elem in zip(range(0, -n, -1), it)]
10 other: 2.2 KiB
Total allocated size: 4.0 KiB
さて、こちらは別の答えメモリ使用量を監視するために 2 番目のスレッドを開始します。
from collections import Counter
import linecache
import os
import tracemalloc
from datetime import datetime
from queue import Queue, Empty
from resource import getrusage, RUSAGE_SELF
from threading import Thread
from time import sleep
def memory_monitor(command_queue: Queue, poll_interval=1):
tracemalloc.start()
old_max = 0
snapshot = None
while True:
try:
command_queue.get(timeout=poll_interval)
if snapshot is not None:
print(datetime.now())
display_top(snapshot)
return
except Empty:
max_rss = getrusage(RUSAGE_SELF).ru_maxrss
if max_rss > old_max:
old_max = max_rss
snapshot = tracemalloc.take_snapshot()
print(datetime.now(), 'max RSS', max_rss)
def count_prefixes():
sleep(2) # Start up time.
counts = Counter()
fname = '/usr/share/dict/american-english'
with open(fname) as words:
words = list(words)
for word in words:
prefix = word[:3]
counts[prefix] += 1
sleep(0.0001)
most_common = counts.most_common(3)
sleep(3) # Shut down time.
return most_common
def main():
queue = Queue()
poll_interval = 0.1
monitor_thread = Thread(target=memory_monitor, args=(queue, poll_interval))
monitor_thread.start()
try:
most_common = count_prefixes()
print('Top prefixes:', most_common)
finally:
queue.put('stop')
monitor_thread.join()
def display_top(snapshot, key_type='lineno', limit=3):
snapshot = snapshot.filter_traces((
tracemalloc.Filter(False, "<frozen importlib._bootstrap>"),
tracemalloc.Filter(False, "<unknown>"),
))
top_stats = snapshot.statistics(key_type)
print("Top %s lines" % limit)
for index, stat in enumerate(top_stats[:limit], 1):
frame = stat.traceback[0]
# replace "/path/to/module/file.py" with "module/file.py"
filename = os.sep.join(frame.filename.split(os.sep)[-2:])
print("#%s: %s:%s: %.1f KiB"
% (index, filename, frame.lineno, stat.size / 1024))
line = linecache.getline(frame.filename, frame.lineno).strip()
if line:
print(' %s' % line)
other = top_stats[limit:]
if other:
size = sum(stat.size for stat in other)
print("%s other: %.1f KiB" % (len(other), size / 1024))
total = sum(stat.size for stat in top_stats)
print("Total allocated size: %.1f KiB" % (total / 1024))
main()
このresourceモジュールを使用すると、現在のメモリ使用量をチェックし、ピーク時のメモリ使用量のスナップショットを保存できます。キューを使用すると、メイン スレッドはメモリ モニター スレッドにレポートを印刷してシャットダウンするタイミングを指示できます。実行すると、呼び出しによって使用されているメモリが表示されますlist()。
2018-05-29 10:34:34.441334 max RSS 10188
2018-05-29 10:34:36.475707 max RSS 23588
2018-05-29 10:34:36.616524 max RSS 38104
2018-05-29 10:34:36.772978 max RSS 45924
2018-05-29 10:34:36.929688 max RSS 46824
2018-05-29 10:34:37.087554 max RSS 46852
Top prefixes: [('con', 1220), ('dis', 1002), ('pro', 809)]
2018-05-29 10:34:56.281262
Top 3 lines
#1: scratches/scratch.py:36: 6527.0 KiB
words = list(words)
#2: scratches/scratch.py:38: 16.4 KiB
prefix = word[:3]
#3: scratches/scratch.py:39: 10.1 KiB
counts[prefix] += 1
19 other: 10.8 KiB
Total allocated size: 6564.3 KiB
Linuxをお使いの場合は、/proc/self/statmモジュールよりも便利ですresource。