ЗАМЕР
bench/free-threading-races/shared_iterator.py
Скрипт, которым получены числа в статье, и запись прогона. Файл читается на сборке из репозитория — это тот самый код, который запускали, а не его копия.
- Цитируется в статье
- /ru/python/concurrency/free-threading-races
Запись прогона
Гонки без GIL: замеры для статьи
Проверяется утверждение: код, который в сборке с GIL годами работал правильно, в свободной сборке ломается — хотя гонка в нём была всегда. GIL не делал операции атомарными; он лишь не давал потоку уступить управление в середине короткой последовательности инструкций.
Один и тот же код запускается на трёх интерпретаторах:
| сборка | что это |
|---|---|
3.14.10 |
обычная сборка, GIL включён |
3.14.10t |
свободная сборка той же версии, GIL выключен |
3.15.2t |
свободная сборка следующей версии: в ней исправлена гонка итератора range (cpython#129068) |
Как запустить
uv python install 3.14.10 3.14.10t 3.15.2t
./run.sh # записывает runs/<сборка>.txt
Нужен компилятор C (cc): gil_reenable.py собирает два крошечных
расширения из ext/ под тот интерпретатор, которым запущен.
| Скрипт | Что меряет |
|---|---|
bytecode.py |
инструкции между чтением и записью в двух формах приращения и есть ли среди них точка, где поток может уступить GIL |
lost_update.py |
сколько приращений из 4 000 000 теряется: c.n += 1, d["n"] += 1, c.n = c.n + one(); два исправления и их цена |
check_then_act.py |
ленивый кеш «проверил — записал»: два отдельных показателя — лишние вызовы make() (extra make() calls) и ключи, для которых потоки получили разные объекты (keys split); setdefault и блокировка. Раскол считается по самим объектам: каждый полученный объект удерживается до конца опыта, id сравниваются после join всех потоков |
shared_iterator.py |
один итератор range или списка на четыре потока: повторы, пропуски, значения вне источника; очередь как исправление |
gil_reenable.py |
импорт расширения многофазной инициализации без слота Py_mod_gil включает GIL для всего процесса: предупреждение и ускорение до и после (однофазный модуль заявляет поддержку вызовом PyUnstable_Module_SetGIL; здесь не меряется) |
context_flags.py |
thread_inherit_context и context_aware_warnings: тот же код даёт другой результат |
runs/3.14.10t-old-flags.txt — context_flags.py в свободной сборке с
ключами -X thread_inherit_context=0 -X context_aware_warnings=0: так
возвращается поведение сборки с GIL.
Машина замеров
2 vCPU (Intel Xeon; модель и частота — во второй строке каждой записи, текущие
записи сняты на 2.10GHz), Linux, интерпретаторы из python-build-standalone
(uv python install). Числа потерь от прогона к прогону разные — это и есть
содержание замера, поэтому печатаются все пять прогонов, а не среднее.
Времена — лучшее из пяти.
Скрипт
84 строк"""Один итератор на несколько потоков: «раздать работу» без очереди.
it = iter(source)
def worker():
for x in it:
out.append(x)
Четыре потока разбирают один итератор по миллиону элементов. Печатается:
- выдано всего — сколько элементов получили потоки вместе;
- повторов — сколько элементов выдано больше одного раза;
- пропущено — сколько элементов источника не выдано ни разу;
- вне источника — сколько выданных значений в источнике НЕТ вовсе;
из них отдельно — за концом (x >= N) и до начала (x < 0).
Документация свободной сборки (howto/free-threading-python, раздел Iterators)
предупреждает о повторах и пропусках. Последнего столбца в ней нет; для
итератора range это гонка из cpython#129068, исправленная в 3.15.
Блок 3 — исправление: та же раздача через queue.Queue.
"""
import collections
import queue
from common import RUNS, THREADS, env_line, fmt_int, header, run_threads
N = 1_000_000
def trial(kind):
if kind == "queue":
q = queue.SimpleQueue()
for x in range(N):
q.put(x)
for _ in range(THREADS):
q.put(None)
else:
it = iter(range(N)) if kind == "range" else iter(list(range(N)))
outs = [[] for _ in range(THREADS)]
def worker(i):
out = outs[i]
if kind == "queue":
while (x := q.get()) is not None:
out.append(x)
else:
for x in it:
out.append(x)
run_threads(worker, args_for=lambda i: (i,))
counts = collections.Counter(x for out in outs for x in out)
given = sum(counts.values())
dup = sum(c - 1 for c in counts.values() if c > 1)
missing = sum(1 for x in range(N) if x not in counts)
past_end = sum(1 for x in counts if x >= N)
below = sum(1 for x in counts if x < 0)
return given, dup, missing, past_end, below
def show(results):
for given, dup, missing, past_end, below in results:
print(
f"handed out {fmt_int(given):>9} duplicates {fmt_int(dup):>9} "
f"missing {fmt_int(missing):>7} past the end {fmt_int(past_end):>7} below zero {fmt_int(below):>3}"
)
def main():
print(env_line())
print(f"threads {THREADS}, items {fmt_int(N)}, runs {RUNS}")
header(1, "ONE RANGE ITERATOR, FOUR THREADS")
show([trial("range") for _ in range(RUNS)])
header(2, "ONE LIST ITERATOR, FOUR THREADS")
show([trial("list") for _ in range(RUNS)])
header(3, "FIX: A QUEUE INSTEAD OF A SHARED ITERATOR")
show([trial("queue") for _ in range(RUNS)])
if __name__ == "__main__":
main()