使用Protocol Buffers的C語言拓展提速Python程序的示例
Protocol Buffers (類似XML的一種數(shù)據(jù)描述語言)最新版本2.3里,protoc—py_out命令只生成原生的Python代碼。 盡管PB(Protocol Buffers)可以為C++語言生成快速解析和序列化代碼,但是這種方式對于Python不適用,并且手動生成的已包裝的代碼需要非常大的維護工作。在討論組里,這是一個常見的功能要求,由于一個必備的客戶端組件—AppEngine(根據(jù)團隊介紹名稱為AppEngine),生成原生的Python代碼有更高的優(yōu)先級。
幸運的是, PB 2.4版本中本地化代碼已被提名,在 svn的分支中已經(jīng)可以下載,因此你能夠使用快速的 PB有一段時間了。 (我們使用 r352版本有一段時間了,還沒有遇到任何問題。) PB團隊一直不愿輕易指定任何發(fā)布日期,在我的威脅下, Kenton Varda提到日期初步定在 2011年初。
我沒有在其它地方看見過這個文檔,希望它能對其他人有所幫助.
如何做能讓它快起來
安裝好新的PB庫之后并使用 protoc --py_out=... 重新構(gòu)建好你的PB之后,你需要在運行你的Python程序之前進行環(huán)境變量 PROTOCOL_BUFFERS_PYTHON_IMPLEMENTATION=cpp 的設(shè)置,以便于選擇C++的,或者PB默認使用的Python實現(xiàn).
就這樣了!這至少就能在可以動態(tài)轉(zhuǎn)化/序列化消息的PB運行時庫用通用的C++代碼了. (注意我們還沒有生成任何C++代碼.)
它能有多快呢? 我編寫了一個簡單的程序來獲得性能在我們的應(yīng)用程序中的提升感觀:
nruns = 1000nwarmups = 100xs = ... # your protobufsdef ser(): return [x.SerializeToString() for x in xs]def parse(ys): for y in ys: pb.Email().ParseFromString(y) t = timeit.Timer(lambda:None) t.timeit(nwarmups)print 'noop:', t.timeit(nruns) / nruns t = timeit.Timer(ser) t.timeit(nwarmups)print 'ser:', t.timeit(nruns) / nruns / len(xs) ys = ser() t = timeit.Timer(lambda: parse(ys)) t.timeit(nwarmups)print 'parse:', t.timeit(nruns) / nruns / len(xs)print 'msg size:', sum(len(y) for y in ys) / len(ys)
以秒為單位,這段程序在我的桌面上給出了如下幾個時間結(jié)果:
$ python sandbox/pbbench.py out.ini ser: 0.000434461673101 parse: 0.000602062404156 msg size: 10730 $ PROTOCOL_BUFFERS_PYTHON_IMPLEMENTATION=cpp \ > python sandbox/pbbench.py out.ini ser: 2.86788344383e-05 parse: 7.63910810153e-05 msg size: 10730
這顯示出在序列化和轉(zhuǎn)化方面分別有15和8被的速度提升。不壞!但還可以更快.
如何做讓它更快
現(xiàn)在我們實際上只是特地針對你的PB生成了一個C++實現(xiàn),而我們從來沒有使用過運行時反射。首先,為你的Python項目添加一個C擴展,不如,通過修改如下的 setup.py:
setup(
...
ext_modules=[Extension('podpb',
sources=['cpp/podpb.c','cpp/main.pb.cc'], libraries=['protobuf'])],
...
)
使用 protoc --cpp_out=cpp 生成main.pb.c, 并按如下所示創(chuàng)建 podpb.c 來設(shè)置一個空的 Python C 模塊:
#include <Python.h>
static PyMethodDef PodMethods[] = {
{NULL, NULL, 0, NULL} /* Sentinel */};
PyMODINIT_FUNC
initpodpb(void)
{
PyObject *m;
m = Py_InitModule("podpb", PodMethods); if (m == NULL) return;
}
現(xiàn)在就運行 python setup.py build 命令會構(gòu)建所有的東西. 只要將C模塊(在這里是podpb)導入到你的項目中,PB 運行時庫就將會自動使用 C++ 實現(xiàn)了.
現(xiàn)在我們就分別有了68倍x 和 13倍 的速度提升. 吼吼.
$ PYTHONPATH=build/lib.linux-x86_64-2.6/:$PYTHONPATH \ > PROTOCOL_BUFFERS_PYTHON_IMPLEMENTATION=cpp \ > python sandbox/pbbench.py out.ini ser: 6.39575719833e-06 parse: 4.55250144005e-05 msg size: 10730
我這篇文章發(fā)布到很多地方,大事完全忘了它的存在。同時 connex.io 和 Greplin 發(fā)布了他們的原生的 Python實現(xiàn),cypb和fast-python-pb。cypb在PB的郵件列表中公布過,可以運行,但仍需要提升到可用的狀態(tài)。fast-python-pb目前只支持string int32, int64 雙精度浮點和子消息成員。除了這些項目,其他的我都不了解。你也可以查看我的orginal thread PB郵列表來了解到這些。
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