Практическое руководство. Реализация разделителя для статического секционирования

  • Статья

Следующий пример демонстрирует реализацию простого пользовательского разделителя для PLINQ, который выполняет статическое секционирование. Поскольку этот разделитель не поддерживает динамические секции, его нельзя использовать в Parallel.ForEach. Эта конкретная реализация разделителя может работать быстрее, чем стандартный разделитель по диапазонам для таких источников данных, в которых требуется большое время на обработку каждого элемента.

Пример

// A static range partitioner for sources that require
// a linear increase in processing time for each succeeding element.
// The range sizes are calculated based on the rate of increase
// with the first partition getting the most elements and the
// last partition getting the least.
class MyPartitioner : Partitioner<int>
{
    int[] source;
    double rateOfIncrease = 0;

    public MyPartitioner(int[] source, double rate)
    {
        this.source = source;
        rateOfIncrease = rate;
    }

    public override IEnumerable<int> GetDynamicPartitions()
    {
        throw new NotImplementedException();
    }

    // Not consumable from Parallel.ForEach.
    public override bool SupportsDynamicPartitions
    {
        get
        {
            return false;
        }
    }

    public override IList<IEnumerator<int>> GetPartitions(int partitionCount)
    {
        List<IEnumerator<int>> _list = new List<IEnumerator<int>>();
        int end = 0;
        int start = 0;
        int[] nums = CalculatePartitions(partitionCount, source.Length);

        for (int i = 0; i < nums.Length; i++)
        {
            start = nums[i];
            if (i < nums.Length - 1)
                end = nums[i + 1];
            else
                end = source.Length;

            _list.Add(GetItemsForPartition(start, end));

            // For demonstration.
            Console.WriteLine("start = {0} b (end) = {1}", start, end);
        }
        return (IList<IEnumerator<int>>)_list;
    }
    /*
     *
     *
     *                                                               B
      // Model increasing workloads as a right triangle           /  |
         divided into equal areas along vertical lines.         / |  |
         Each partition  is taller and skinnier               /   |  |
         than the last.                                     / |   |  |
                                                          /   |   |  |
                                                        /     |   |  |
                                                      /  |    |   |  |
                                                    /    |    |   |  |
                                            A     /______|____|___|__| C
     */
    private int[] CalculatePartitions(int partitionCount, int sourceLength)
    {
        // Corresponds to the opposite side of angle A, which corresponds
        // to an index into the source array.
        int[] partitionLimits = new int[partitionCount];
        partitionLimits[0] = 0;

        // Represent total work as rectangle of source length times "most expensive element"
        // Note: RateOfIncrease can be factored out of equation.
        double totalWork = sourceLength * (sourceLength * rateOfIncrease);
        // Divide by two to get the triangle whose slope goes from zero on the left to "most"
        // on the right. Then divide by number of partitions to get area of each partition.
        totalWork /= 2;
        double partitionArea = totalWork / partitionCount;

        // Draw the next partitionLimit on the vertical coordinate that gives
        // an area of partitionArea * currentPartition.
        for (int i = 1; i < partitionLimits.Length; i++)
        {
            double area = partitionArea * i;

           // Solve for base given the area and the slope of the hypotenuse.
            partitionLimits[i] = (int)Math.Floor(Math.Sqrt((2 * area) / rateOfIncrease));
        }
        return partitionLimits;
    }

    IEnumerator<int> GetItemsForPartition(int start, int end)
    {
        // For demonstration purposes. Each thread receives its own enumerator.
        Console.WriteLine("called on thread {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
        for (int i = start; i < end; i++)
            yield return source[i];
    }
}

class Consumer
{
    public static void Main2()
    {
        var source = Enumerable.Range(0, 10000).ToArray();

        Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();
        MyPartitioner partitioner = new MyPartitioner(source, .5);

        var query = from n in partitioner.AsParallel()
                    select ProcessData(n);

        foreach (var v in query) { }
        Console.WriteLine("Processing time with custom partitioner {0}", sw.ElapsedMilliseconds);

        var source2 = Enumerable.Range(0, 10000).ToArray();

        sw = Stopwatch.StartNew();

        var query2 = from n in source2.AsParallel()
                    select ProcessData(n);

        foreach (var v in query2) { }
        Console.WriteLine("Processing time with default partitioner {0}", sw.ElapsedMilliseconds);
    }

    // Consistent processing time for measurement purposes.
    static int ProcessData(int i)
    {
        Thread.SpinWait(i * 1000);
        return i;
    }
}

Секции в этом примере создаются, исходя из предположения о линейном увеличении времени обработки для каждого элемента. В реальных ситуациях обычно нельзя так просто спрогнозировать время обработки. Если вы используете статический разделитель для конкретного источника данных, попробуйте оптимизировать формулу разделения для этого источника, добавить логику балансировки нагрузки или использовать блочное секционирование. Примеры таких подходов представлены в статье Практическое руководство. Реализация динамических секций.

См. также