通过 SCOOP 使用 map 函数_Python并行编程

当处理 list 或其他类型的序列时，一种很常用的操作是对序列中的每一个元素都执行相同的操作，然后收集结果。举例说，通过 Python IDLE 可以对一个 list 这样更新：

>>>items = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]
>>>updated_items = []
>>>for x in items:
>>>    updated_items.append(x*2)
>>> updated_items
>>>  [2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20]

这是比较常见的一个操作，但是 Python 内置了一些功能可以更优雅地完成类似操作。

Python 的函数 map(aFunction, aSequence) 将在序列的每一个元素上调用传入的函数，并将结果以 list 的形式返回。用这个函数完成上面的操作：

>>>items = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]
>>>def multiplyFor2(x):return x*2
>>>print(list(map(multiplyFor2,items)))
>>>[2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20]

这里，我们将自定义的 multiplyFor2 函数传给 map 。它将对 items 中所有的元素执行此函数，最后以 list 的形式返回结果。

我们也可以将 lambda 函数（不用绑定变量名的匿名函数）当做参数传给 map 函数。这段代码就变成以下这样:

>>>items = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]
>>>print(list(map(lambda x:x*2,items)))
>>>[2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20]

内置的 map 函数比手动写 for 循环的性能更高。

1. 准备工作

SCOOP 模块提供了多个 map 函数可以将异步计算任务下发到多个计算节点：

futures.map(func, iterables, kargs): 此函数返回一个生成器，可以按照输入的顺序遍历结果。可以说是内置 map 函数的一个并行执行版本。
futures.map_as_completed(func, iterables, kargs): 每当有结果出现时，就立刻 yield 出来。
futures.scoop.futures.mapReduce(mapFunc, reductionOp, iterables, kargs): map 函数执行过后可以通过此函数执行 reduction 函数。返回结果是一个元素。

2. 如何做…

在这个例子中，我们将对比 SCOOP 实现 MapReduce 和 Python 内置函数实现：

"""
Compare SCOOP MapReduce with a serial implementation
"""
import operator
import time
from scoop import futures
def simulateWorkload(inputData):
    time.sleep(0.01)
    return sum(inputData)
def CompareMapReduce():
    mapScoopTime = time.time()
    res = futures.mapReduce(
        simulateWorkload,
        operator.add,
        list([a] * a for a in range(1000)),
    )
    mapScoopTime = time.time() - mapScoopTime
    print("futures.map in SCOOP executed in {0:.3f}s with result:{1}".format(
          mapScoopTime, res))
    mapPythonTime = time.time()
    res = sum(map(simulateWorkload, list([a] * a for a in range(1000))))
    mapPythonTime = time.time() - mapPythonTime
    print("map Python executed in: {0:.3f}s with result: {1}".format(
        mapPythonTime, res))
if __name__ == '__main__':
    CompareMapReduce()

这段代码通过以下命令来执行：

python -m scoop map_reduce.py
> [2015-06-12 20:13:25,602] launcher  INFO    SCOOP 0.7.2 dev on win32
using Python 3.4.3 (v3.4.3:9b73f1c3e601, Feb 24 2015, 22:43:06) [MSC
v.1600 32 bit (Intel)], API: 1013
[2015-06-12 20:13:25,602] launcher  INFO Deploying 2 worker(s) over 1
host(s).
[2015-06-12 20:13:25,602] launcher  INFO Worker d--istribution:
[2015-06-12 20:13:25,602] launcher  INFO 127.0.0.1:       1 + origin
Launching 2 worker(s) using an unknown shell.
futures.map in SCOOP executed in 8.459s with result: 332833500
map Python executed in: 10.034s with result: 332833500
[2015-06-12 20:13:45,344] launcher  (127.0.0.1:2559) INFO
is done.
[2015-06-12 20:13:45,368] launcher  (127.0.0.1:2559) INFO
cleaning spawned subprocesses.

3. 讨论

在这个例子中，我们将 SCOOP 实现的 MapReduce 和 Python 内置函数的 MapReduce 来对比。主要的函数是 CompareMapReduce()，里面有两种实现和对时间的统计。程序结构如下：

mapScoopTime = tme.time()
#Run SCOOP MapReduce
mapScoopTime = time.time() – mapScoopTime
mapPythonTime = time.time()
#Run serial MapReduce
mapPythonTime = time.time() - mapPythonTime

在输出中，我们打印了执行时间：

futures.map in SCOOP executed in 8.459s with result: 332833500
map Python executed in: 10.034s with result: 332833500

为了得到比较明显的时间比较，我们在 simulatedWordload 函数中引入了 time.sleep 来延长计算时间。

def simulateWorkload(inputData, chose=None):
    time.sleep(0.01)
    return sum(inputData)

SCOOP 版本的 MapReduce 如下：

res = futures.mapReduce(
    simulateWorkload,
    operator.add,
    list([a] * a for a in range(1000)),
)

futures.mapReduce 函数需要以下参数：

simulateWork : 这是要执行的 Futures，注意这个 callable 必须有返回值。
operator.add : 此函数将会在 reduce 操作的时候调用，必须接收两个参数，返回一个值。
list(...) : 一个可迭代对象，其中每一个元素都会传给 callable 对象作为 Future。使用 Python 内置函数实现的 MapReduce 如下：

res = sum(map(simulateWorkload,
              list([a] * a for a in range(1000))))

Python 内置的 map() 函数接受两个参数： simulateWorkload 函数和可迭代的 list() 对象。Reduce 操作我们只是简单地用 Python 内置的 sum() 函数。