python / python/cpython

Poor thread scaling when constructing instances or accessing attributes

Offen
#139,103 13 Kommentare 0 Reaktionen 0 zugewiesene Personen Auf GitHub ansehen

Dieses Issue hat noch niemand übernommen.

interpreter-core performance topic-free-threading type-bug
Vorherrschende Sprache
Python
Sterne
77.2k
Forks
35.9k
PR-Merge-Kennzahlen
PR-Kennzahlen ausstehend

Beschreibung

Bug report

Remaining scaling bugs
  • dataclass
  • namedtuple
  • enum
Bug description:

When constructing dataclass or NamedTuple instances on multiple threads (on a free threading build), or accessing enum class attributes, performance doesn't scale when using multiple threads.

Regular class example (scales well):

# b_regular_class.py
from threading import Thread
from time import time
import sys

class Foo:
    def __init__(self, x):
        self.x = x

niter = 5 * 1000 * 1000

def benchmark(n):
    for i in range(n):
        Foo(x=1)

for nth in (1, 4):
    t0 = time()
    threads = [Thread(target=benchmark, args=(niter,)) for _ in range(nth)]
    for t in threads:
        t.start()
    for t in threads:
        t.join()
    print(f"{nth=} {(time() - t0) / nth}")

Dataclass example (doesn't scale well):

# b_dataclass.py
from threading import Thread
from dataclasses import dataclass
from time import time
import sys

@dataclass
class Foo:
    x: int

niter = 5 * 1000 * 1000

def benchmark(n):
    for i in range(n):
        Foo(x=1)

for nth in (1, 4):
    t0 = time()
    threads = [Thread(target=benchmark, args=(niter,)) for _ in range(nth)]
    for t in threads:
        t.start()
    for t in threads:
        t.join()
    print(f"{nth=} {(time() - t0) / nth}")

Named tuple example (doesn't scale well):

# b_namedtuple.py
from threading import Thread
from typing import NamedTuple
from time import time
import sys

class Foo(NamedTuple):
    x: int

niter = 5 * 1000 * 1000

def benchmark(n):
    for i in range(n):
        Foo(x=1)

for nth in (1, 4):
    t0 = time()
    threads = [Thread(target=benchmark, args=(niter,)) for _ in range(nth)]
    for t in threads:
        t.start()
    for t in threads:
        t.join()
    print(f"{nth=} {(time() - t0) / nth}")

Enum example (doesn't scale well):

# b_enum.py
from threading import Thread
from time import time
from enum import Enum
import sys

class Foo(Enum):
    X = 1
    Y = 2

niter = 5 * 1000 * 1000

def benchmark(n):
    for i in range(n):
        Foo.X
        Foo.Y.value

for nth in (1, 4):
    t0 = time()
    threads = [Thread(target=benchmark, args=(niter,)) for _ in range(nth)]
    for t in threads:
        t.start()
    for t in threads:
        t.join()
    print(f"{nth=} {(time() - t0) / nth}")

Results on recent main branch (running on an EC2 instance):

(cpython-dev) jukka@jukka-coder-dbx free-threading-benchmarks $ py b_regular_class.py
nth=1 1.1085155010223389
nth=4 0.2796591520309448
(cpython-dev) jukka@jukka-coder-dbx free-threading-benchmarks $ py b_dataclass.py
nth=1 1.1910037994384766
nth=4 1.0931583642959595
(cpython-dev) jukka@jukka-coder-dbx free-threading-benchmarks $ py b_namedtuple.py
nth=1 1.5688557624816895
nth=4 2.0257126092910767
(cpython-dev) jukka@jukka-coder-dbx free-threading-benchmarks $ py b_enum.py
nth=1 0.9439797401428223
nth=4 2.272495985031128

The expected behavior is that when using 4 threads (nth=4), the elapsed time per benchmark iteration (the second printed value) goes down significantly compared to when using a single thread (nth=1), which happens with the first benchmark (b_regular_class.py) but not the others.

cc @colesbury (we discussed this at CPython Core Dev Sprint in person)

CPython versions tested on:

CPython main branch

Operating systems tested on:

Linux

Linked PRs
  • gh-141596
  • gh-141603
  • gh-141750
  • gh-144332
  • gh-144406
  • gh-144407
  • gh-144977
  • gh-155876

Beitragsleitfaden

Beitragsleitfaden öffnen

Erste Schritte

  1. Lies das ganze Issue und danach den Beitragsleitfaden des Projekts.
  2. Schreib ins Issue, dass du es übernimmst — das erspart doppelte Arbeit.
  3. Forke das Repository und arbeite in einem Branch.
  4. Öffne einen Pull Request, der die Issue-Nummer nennt.

Rechercherichtung

Beginnen Sie damit, die vier im Bericht genannten Benchmark-Skripte auf einem CPython-main-Free-Threading-Build auszuführen, und vergleichen Sie deren Laufzeiten mit einem bzw. vier Threads. Sehen Sie sich die verlinkten PRs gh-141596, gh-141603, gh-141750, gh-144332, gh-144406, gh-144407 und gh-144977 an, um die bereits laufenden Arbeiten zu verstehen. Als abgeschlossen gilt die Aufgabe, wenn dataclass-, NamedTuple- und enum-Operationen vergleichbar gut skalieren wie der Benchmark für reguläre Klassen.

Vom Indexierungsmodell aus dem Issue-Text verfasst.

Bewertung

Tech-Stack
python
Bereich
performance
Issue-Typ
Bug
Schwierigkeit
5/5
Geschätzter Aufwand
Über eine Woche
Aktivitätsstatus
Veraltet
Klarheit
Größtenteils klar
Anfängerfreundlichkeit
25/100

Neue Issues direkt in Ihr Postfach

Eine kurze Übersicht über anfängerfreundliche GitHub-Issues.