Перейти к основному контенту Перейти к главному меню навигации Перейти к нижнему колонтитулу сайта
Вестник КазНПУ имени Абая. Серия: Физико-математические науки

ПАРАЛЛЕЛИЗМ В PYTHON ДЛЯ ВЫСОКОНАГРУЖЕННОЙ ОБРАБОТКИ НА МНОГОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМАХ

Опубликован September 2025

4

2

А. Жолдыбай+
Казахстанско-Британский технический университет, г. Алматы, Казахстан
https://orcid.org/0009-0006-1657-9442
А. Айтуов+
Казахстанско-Британский технический университет, г. Алматы, Казахстан
https://orcid.org/0000-0002-6141-7390
Казахстанско-Британский технический университет, г. Алматы, Казахстан
Казахстанско-Британский технический университет, г. Алматы, Казахстан
Аннотация

В данной статье проводится всесторонняя оценка методов параллелизма в Python для задач, требующих высокой загрузки процессора, на многопроцессорных системах. Для нагрузок, связанных с интенсивным использованием процессора, операций ввода-вывода и смешанных задач, сравниваются подходы многопоточности, многопроцессорности и гибридной стратегии (потоки + процессы). В рамках экспериментальных тестов на многоядерном компьютере измерялись время выполнения, загрузка ЦП, использование памяти и достигнутое ускорение по сравнению с последовательным базовым решением. Результаты показали, что глобальная блокировка интерпретатора (GIL) не позволяет потокам в Python обеспечить ускорение для задач с высокой нагрузкой на ЦП. В то же время, при использовании множества процессов достигается почти линейное ускорение (в 3.7 раза на 4 ядрах), однако за счёт большего потребления памяти. Для задач, связанных с вводом-выводом, и многопроцессорный, и многопоточный подходи обеспечивают значительное увеличение пропускной способности (ускорение более чем в 3 раза) за счёт перекрытия задержек на I/O, при этом потоки дают меньшую накладную. Гибридный метод, объединяющий вычисления и I/O, опережает чистую многопроцессорность в 3.3 раза, показывая наилучшую производительность для смешанной нагрузки. Мы рассматриваем результаты в контексте закона Амдала и обсуждаем ограниченность параллелизма на потоках в Python из-за GIL. Также в статье затрагиваются перспективы устранения GIL и его влияние на развитие параллелизма в Python. Представленные результаты подчёркивают компромисс между скоростью и ресурсопотреблением различных стратегий на многопроцессорных системах и дают рекомендации по выбору эффективного параллельного подхода в Python.

pdf (English)
Язык

English

Как цитировать

[1]
Жолдыбай A. и Айтуов A. 2025. ПАРАЛЛЕЛИЗМ В PYTHON ДЛЯ ВЫСОКОНАГРУЖЕННОЙ ОБРАБОТКИ НА МНОГОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМАХ. Вестник КазНПУ имени Абая. Серия: Физико-математические науки. 91, 3 (сен. 2025), 203–212. DOI:https://doi.org/10.51889/2959-5894.2025.91.3.018.