如何配合 multiprocessing 使用 hashlib 来计算多种摘要？

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这是一个创建于 986 天前的主题，其中的信息可能已经有所发展或是发生改变。

想获取一个大文件(>1GiB)的 md5 、sha1 、sha256 、crc32 、md4 等信息
只想要文件被完整读取一次

使用 hashlib 获取摘要的时候明显代码瓶颈在单核 cpu 上
profile 显示主要都在各个 hashobj 的 update()方法耗时最长

我看官方文档里有这么一句话：

Note For better multithreading performance, the Python GIL is released for data larger than 2047 bytes at object creation or on update.

然而并没有发现实际起作用即 GIL 没有被释放占用率仍然是 100%cpu
验证了不是 io 瓶颈 python3.9.2

第 1 条附言 · 2022-04-17 19:26:18 +08:00

总算写完了感谢#1回复
是我把GIL想错了
陷入了cpu占用率100%就想多进程的误区
GIL是线程的概念某线程释放了GIL之后其他线程也可以使用
而不是说主线程释放GIL之后就会接着主线程之后的代码
想成async类似的机制了

由于附言超字数了引用库和线程启动的代码就略去了

BUF_SIZE = 4 * 1024 * 1024  # 4MiB
BUF_PRE_FETCH = 64  # 最多消耗 256MiB 额外内存


def cal_hashes(f: typing.IO):
    f.seek(0)

    res = {
        'finish': False,
    }
    queues = {
        'md5': Queue(),
        'sha1': Queue(),
        'sha256': Queue(),
    }

    def _producer(_f: typing.IO):
        while True:
            time.sleep(0.01)
            empty_flag = True

            for _, queue in queues.items():
                if not queue.empty():
                    empty_flag = False
                    break

            if empty_flag:
                count = BUF_PRE_FETCH
                while count > 0:
                    count -= 1
                    content = _f.read(BUF_SIZE)
                    if not content:
                        res['finish'] = True
                        return

                    for _, queue in queues.items():
                        queue.put_nowait(content)

                # 合理的相信算完256M的数据
                # 至少需要这么久
                # 树莓派4： 120MiB/s
                # 8代i5：  370MiB/s
                time.sleep(0.3)

    def _consumer(_algo: str):
        hash_obj = hashlib.new(_algo)
        while True:
            if res['finish'] and queues[_algo].empty():
                break

            try:
                content = queues[_algo].get(timeout=1)
            except Empty:
                continue

            hash_obj.update(content)
            queues[_algo].task_done()

        res[_algo] = hash_obj.hexdigest().upper()

    return res

5 条回复 • 2022-04-18 13:50:13 +08:00

LeeReamond

2022-04-17 17:29:48 +08:00

hashlib 是通过 ffi 调用实现的，不需要多进程，直接使用多线程即可释放 GIL ，你说不能释放 GIL 我感觉是你哪里错了。

Licsber

2022-04-17 17:31:59 +08:00

@LeeReamond #1 感谢我刚思考了一会好像理解我哪里想错了
我现在用 threading 库实现一下过会贴代码

Licsber

2022-04-17 19:20:58 +08:00

终于写完了单测也测完了至少我是很满意的
```python3
BUF_SIZE = 4 * 1024 * 1024 # 4MiB
BUF_PRE_FETCH = 64 # 最多消耗 256MiB 额外内存

def cal_hashes(f: typing.IO):
f.seek(0)

res = {
'finish': False,
}
queues = {
'md5': Queue(),
'sha1': Queue(),
'sha256': Queue(),
}

def _producer(_f: typing.IO):
while True:
time.sleep(0.01)
empty_flag = True

for _, queue in queues.items():
if not queue.empty():
empty_flag = False
break

if empty_flag:
count = BUF_PRE_FETCH
while count > 0:
count -= 1
content = _f.read(BUF_SIZE)
if not content:
res['finish'] = True
return

for _, queue in queues.items():
queue.put_nowait(content)

# 合理的相信算完 256M 的数据
# 至少需要这么久
# 树莓派 4：120MiB/s
# 8 代 i5： 370MiB/s
time.sleep(0.3)

def _consumer(_algo: str):
hash_obj = hashlib.new(_algo)
while True:
if res['finish'] and queues[_algo].empty():
break

try:
content = queues[_algo].get(timeout=1)
except Empty:
continue

hash_obj.update(content)
queues[_algo].task_done()

res[_algo] = hash_obj.hexdigest().upper()

ths = []
producer = threading.Thread(target=_producer, args=(f,))
producer.start()
ths.append(producer)
for algorithm in queues.keys():
consumer = threading.Thread(target=_consumer, args=(algorithm,))
consumer.start()
ths.append(consumer)

for th in ths:
th.join()

return res
```

JSPIXiaoHei

2022-04-18 10:12:52 +08:00

写的是 Forensic 工具？

Licsber

2022-04-18 13:50:13 +08:00

@JSPIXiaoHei #4 不是（没这么高级