我正在while循环中从UDP套接字读取数据。我需要最有效的方法

1)读取数据(*)(已经解决了,但是请多加注释)

2)定期将(操作的)数据转储到文件(**)中(问题)

我预计numpy的“ tostring”方法会出现瓶颈。让我们考虑以下(不完整的)代码:

import socket
import numpy

nbuf=4096
buf=numpy.zeros(nbuf,dtype=numpy.uint8) # i.e., an array of bytes
f=open('dump.data','w')

datasocket=socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
# ETC.. (code missing here) .. the datasocket is, of course, non-blocking

while True:
  gotsome=True
  try:
    N=datasocket.recv_into(buf) # no memory-allocation here .. (*)
  except(socket.error):
    # do nothing ..
    gotsome=False

  if (gotsome):
    # the bytes in "buf" will be manipulated in various ways ..
    # the following write is done frequently (not necessarily in each pass of the while loop):
    f.write(buf[:N].tostring())  # (**) The question: what is the most efficient way to do this?

f.close()


据我所知,现在在(**):

1)buf [:N]为长度为N + 1的新数组对象分配内存,对吗? (也许不吧)

.. 在那之后:

2)buf [:N] .tostring()为新字符串分配内存,并将buf中的字节复制到该字符串中

似乎很多内存分配和交换。在以后的同一循环中,我将读取几个套接字并写入几个文件。

有没有办法告诉f.write直接从0到N个字节访问“ buf”的内存地址并将它们写入磁盘?

即,本着缓冲接口的精神做到这一点,并避免那两个额外的内存分配?

P. S. f.write(buf [:N] .tostring())等同于buf [:N] .tofile(f)

最佳答案

基本上,听起来您想使用数组的tofile方法或直接使用ndarray.data缓冲区对象。

对于您的确切用例,使用数组的data缓冲区是最有效的,但是对于一般用途,您需要注意很多警告。我会详细说明。



但是,首先让我回答您的几个问题,并提供一些说明:


  buf[:N]为长度为N + 1的新数组对象分配内存,对吗?


这取决于您所说的“新数组对象”。无论涉及的数组大小如何,分配的额外内存都很少。

它确实为新的数组对象(几个字节)分配了内存,但没有为数组的数据分配额外的内存。相反,它创建一个共享原始数组数据缓冲区的“视图”。您对y = buf[:N]所做的任何更改也会影响buf


  buf [:N] .tostring()为新字符串分配内存,并将buf中的字节复制到该字符串中


对,那是正确的。

附带一提,您实际上可以采用相反的方式(从字符串到数组),而无需分配任何其他内存:

somestring = 'This could be a big string'
arr = np.frombuffer(buffer(somestring), dtype=np.uint8)


但是,由于python字符串是不可变的,因此arr将是只读的。




  有没有办法告诉f.write直接从0到N个字节访问“ buf”的内存地址并将它们写入磁盘?


是的

基本上,您需要:

f.write(buf[:N].data)


这非常有效,适用于任何类似文件的对象。在这种情况下,几乎绝对是您想要的。但是,有几个警告!

首先,请注意,N将位于数组的项目中,而不是直接以字节为单位。它们在示例代码中是等效的(由于dtype=np.int8或任何其他8位数据类型)。

如果您确实想写一些字节,可以

f.write(buf.data[:N])


...但是切片arr.data缓冲区将分配一个新的字符串,因此它的功能类似于buf[:N].tostring()。无论如何,请注意对于大多数dtypes,执行f.write(buf[:N].tostring())与执行f.write(buf.data[:N])是不同的,但是两者都会分配一个新的字符串。

接下来,numpy数组可以共享数据缓冲区。在您的示例案例中,您不必为此担心,但是通常,使用somearr.data可能会因此而引起意外。

举个例子:

x = np.arange(10, dtype=np.uint8)
y = x[::2]


现在,yx共享相同的内存缓冲区,但是在内存中并不连续(请查看x.flagsy.flags)。相反,它引用x的内存缓冲区中的所有其他项(将x.stridesy.strides比较)。

如果尝试访问y.data,则会收到一条错误消息,告诉我们这不是内存中的连续数组,并且无法为其获取单段缓冲区:

In [5]: y.data
---------------------------------------------------------------------------
AttributeError                            Traceback (most recent call last)
<ipython-input-54-364eeabf8187> in <module>()
----> 1 y.data

AttributeError: cannot get single-segment buffer for discontiguous array




这是numpy数组具有tofile方法的大部分原因(它也早于python的buffer,但这是另一回事了)。

tofile会将数组中的数据写入文件,而无需分配额外的内存。但是,由于它是在C级实现的,因此仅适用于真正的file对象,不适用于类似文件的对象(例如套接字,StringIO等)。

例如:

buf[:N].tofile(f)


但是,这是在C级别实现的,仅适用于实际的文件对象,不适用于套接字,StringIO和其他类似文件的对象。

但是,这确实允许您使用任意数组索引。

buf[someslice].tofile(f)


将创建一个新视图(相同的内存缓冲区),并将其有效地写入磁盘。在您的确切情况下,它比切片arr.data缓冲区并将其直接写入磁盘要慢一些。
如果您想使用数组索引(而不是字节数),则ndarray.tofile方法将比f.write(arr.tostring())更有效。

关于python - 将Python中的字节从Numpy数组复制到字符串或字节数组,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题:https://stackoverflow.com/questions/28341785/

10-14 17:48
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