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Performance regression for loops in 3.12 vs 3.11

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3.12 interpreter-core performance
主要言語
Python
スター
77.2k
フォーク
36k
PR マージ指標
PR 指標を取得中

説明

Description

I believe I've found a performance regression for large loops in Python 3.12 vs. 3.11. This effect is more pronounced when the value being stored is non-constant – with the list comprehension changed to [0 for x in range(chunk_size)], the relative difference dropped to 1.03x (still in favor of 3.11). Additionally, if the number of rows being generated is small, e.g. 1000, the difference disappears, and both versions are dead even. The results shown below were with 5,000,000 rows.

Interestingly, the array.array() performance difference was massive, but only on MacOS. On Linux, it was approximately the same as with a list. I'm not sure if this is due to the Linux installations being compiled with optimizations, hardware differences, OS differences, etc.

Environment

  • macOS Sonoma 14.6.1 on Apple Air M1
  • Debian Bullseye 12 5.10.0-32-amd64 on Xeon E5-2650 v2
  • Python 3.11.9, 3.12.5
    • Installed via Homebrew on Mac
    • Built from source on Linux with --enable-optimizations --with-lto=full --with-pkg-config=yes

Results

Mac
List
❯ hyperfine -w 20 -r 100 "python3.11 test_loops.py --num-rows 5000000" "python3.12 test_loops.py --num-rows 5000000"
Benchmark 1: python3.11 test_loops.py --num-rows 5000000
  Time (mean ± σ):     136.3 ms ±   1.3 ms    [User: 109.2 ms, System: 25.8 ms]
  Range (min … max):   133.7 ms … 142.3 ms    100 runs

Benchmark 2: python3.12 test_loops.py --num-rows 5000000
  Time (mean ± σ):     144.3 ms ±   4.2 ms    [User: 119.1 ms, System: 23.7 ms]
  Range (min … max):   138.6 ms … 170.5 ms    100 runs

Summary
  python3.11 test_loops.py --num-rows 5000000 ran
    1.06 ± 0.03 times faster than python3.12 test_loops.py --num-rows 5000000
Array
❯ hyperfine -w 20 -r 100 "python3.11 test_loops.py --num-rows 5000000" "python3.12 test_loops.py --num-rows 5000000"
Benchmark 1: python3.11 test_loops.py --num-rows 5000000
  Time (mean ± σ):     176.5 ms ±   1.3 ms    [User: 169.8 ms, System: 5.4 ms]
  Range (min … max):   174.7 ms … 185.0 ms    100 runs

Benchmark 2: python3.12 test_loops.py --num-rows 5000000
  Time (mean ± σ):     277.4 ms ±   1.6 ms    [User: 270.7 ms, System: 5.4 ms]
  Range (min … max):   274.2 ms … 283.9 ms    100 runs

Summary
  python3.11 test_loops.py --num-rows 5000000 ran
    1.57 ± 0.01 times faster than python3.12 test_loops.py --num-rows 5000000
Linux
List
❯ hyperfine -w 20 -r 100 "python3.11 test_loops.py --num-rows 5000000" "python3.12 test_loops.py --num-rows 5000000"
Benchmark 1: python3.11 test_loops.py --num-rows 5000000
  Time (mean ± σ):     378.5 ms ±  22.1 ms    [User: 260.1 ms, System: 118.3 ms]
  Range (min … max):   356.1 ms … 484.0 ms    100 runs

Benchmark 2: python3.12 test_loops.py --num-rows 5000000
  Time (mean ± σ):     405.0 ms ±  27.1 ms    [User: 283.1 ms, System: 121.9 ms]
  Range (min … max):   379.2 ms … 527.1 ms    100 runs

Summary
  python3.11 test_loops.py --num-rows 5000000 ran
    1.07 ± 0.10 times faster than python3.12 test_loops.py --num-rows 5000000
Array
❯ hyperfine -w 20 -r 100 "python3.11 test_loops.py --num-rows 5000000" "python3.12 test_loops.py --num-rows 5000000"

Benchmark 1: python3.11 test_loops.py --num-rows 5000000
  Time (mean ± σ):     387.4 ms ±  26.1 ms    [User: 263.8 ms, System: 123.5 ms]
  Range (min … max):   356.0 ms … 478.5 ms    100 runs

Benchmark 2: python3.12 test_loops.py --num-rows 5000000
  Time (mean ± σ):     408.3 ms ±  27.9 ms    [User: 284.6 ms, System: 123.6 ms]
  Range (min … max):   371.0 ms … 540.5 ms    100 runs

Summary
  python3.11 test_loops.py --num-rows 5000000 ran
    1.05 ± 0.10 times faster than python3.12 test_loops.py --num-rows 5000000

Code

from array import array
import argparse
from typing import Iterable, List


def get_args() -> argparse.Namespace:
    parser = argparse.ArgumentParser()
    parser.add_argument("--chunk-size", type=int, default=250_000)
    parser.add_argument("--num-rows", type=int, default=1_000_000)

    return parser.parse_args()


def generate(num_rows: int, chunk_size: int) -> Iterable[List]:
    for i in range(0, num_rows, chunk_size):
        chunk_size = min(chunk_size, num_rows - i)

        yield generate_chunk(chunk_size)


def generate_chunk(chunk_size: int):
    return [x for x in range(chunk_size)]
    # alternate return type for testing
    # return array("I", (x for x in range(chunk_size)))


if __name__ == "__main__":
    args = get_args()

    # optionally remove the list creation and discard the results
    lst: List = []

    for chunks in generate(
        num_rows=args.num_rows,
        chunk_size=args.chunk_size,
    ):
        # optional if discarding results of generator
        # pass
        lst.append(chunks)

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調査の方向性

埋め込まれている Python ベンチマークスクリプトから始め、報告されている macOS および Linux 環境で、list と array の両方のケースを含めて Python 3.11 と 3.12 の実行時間を再現してください。背景を理解するため、リンクされている faster-cpython の議論を読んでください。回帰が切り分けられ、その原因または解決策が文書化されれば完了です。

索引モデルが issue の本文から書いたものです。

評価

技術スタック
python
領域
performance
issue の種類
バグ
難易度
4/5
見積もり時間
3〜5日
活発さ
停滞
明瞭さ
おおむね明確
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