| Both sides previous revision
Previous revision
Next revision
|
Previous revision
|
treex:api-implementation [2015/12/11 13:35]
ufal |
treex:api-implementation [2016/01/08 23:17] (current)
popel |
| ==== Uložení uzlů ==== | ===== Uložení uzlů ===== |
| |
| [[https://github.com/ufal/parsito/tree/master/src/tree|Parsito]] používá ''vector<node> nodes;'' a pak ''nodes.emplace_back(nodes.size(), form);''. | [[https://github.com/ufal/parsito/tree/master/src/tree|Parsito]] používá ''vector<node> nodes;'' a pak ''nodes.emplace_back(nodes.size(), form);''. |
| Přijde mi tedy výhodnější ukládat rovnou referenci na daný uzel (než int, který by se musel měnit, pokud bych přidal uzly na začátek věty). | Přijde mi tedy výhodnější ukládat rovnou referenci na daný uzel (než int, který by se musel měnit, pokud bych přidal uzly na začátek věty). |
| |
| === Sdílení klíčů === | ==== Sdílení klíčů ==== |
| |
| V Perlu a Pythonu jsou objekty implementovány jako hash table. Má-li třída Node atributy form, lemma,... a chceme milion uzlů, bylo by vhodné neukládat řetězce "form", "lemma",... do každé instance. V Perlu jsou naštěstí klíče všech hashů sdílené (stále je zde ale nějaká režie za hash, která by se odstranila použitím array-based objektů a vytvořením hashe pouze pro "wild" atributy). V Pythonu je potřeba použít [[http://tech.oyster.com/save-ram-with-python-slots/|__slots__]] nebo [[https://www.python.org/dev/peps/pep-0412/|Python > 3.3]] nebo dědit od [[https://github.com/nucleic/atom|Atom]] nebo namedtuple. | V Perlu a Pythonu jsou objekty implementovány jako hash table. Má-li třída Node atributy form, lemma,... a chceme milion uzlů, bylo by vhodné neukládat řetězce "form", "lemma",... do každé instance. V Perlu jsou naštěstí klíče všech hashů sdílené (stále je zde ale nějaká režie za hash, která by se odstranila použitím array-based objektů a vytvořením hashe pouze pro "wild" atributy). V Pythonu je potřeba použít [[http://tech.oyster.com/save-ram-with-python-slots/|__slots__]] nebo [[https://www.python.org/dev/peps/pep-0412/|Python > 3.3]] nebo dědit od [[https://github.com/nucleic/atom|Atom]] nebo namedtuple. |
| |
| === Sdílení hodnot === | ==== Sdílení hodnot ==== |
| |
| Mnoho uzlů má stejné lemma, formu, formém, tag atd. | Mnoho uzlů má stejné lemma, formu, formém, tag atd. |
| |
| |
| ==== Benchmark Perlích accessorů ==== | ===== Benchmark Perlích accessorů ===== |
| Nejdřív jsem porovnal různé implementace a měřil kolikrát za sekundu se provede zápis následovaný čtením (stejného) atributu. H=hash-based object. A=array-based object. LV=lvalue (viz níže). | Nejdřív jsem porovnal různé implementace a měřil kolikrát za sekundu se provede zápis následovaný čtením (stejného) atributu. H=hash-based object. A=array-based object. LV=lvalue (viz níže). |
| LV V::Magic H 64 759/s | LV V::Magic H 64 759/s |
| * Na druhou stranu je otázka, zda se podaří zrychlit zbytek Treexu natolik, aby se projevil rozdíl v řádu 200 **nano**sekund na čtení jednoho atributu (pesimisticky předpokládejme, že všechny atributy mají kontrolovaný/logovaný zápis, což snad nebude pravda). Odhaduji, že na parsing (plus tagging, nebo načtení z CoNLL-U) jedné věty (20 slov) potřebuji číst tak 1000 krát číst a 100 krát zapsat nějaký atribut, tedy s lvalue ztratím 200 **mikro**sekund. Přitom samotný parsing trvá aspoň několik **mili**sekund. | * Na druhou stranu je otázka, zda se podaří zrychlit zbytek Treexu natolik, aby se projevil rozdíl v řádu 200 **nano**sekund na čtení jednoho atributu (pesimisticky předpokládejme, že všechny atributy mají kontrolovaný/logovaný zápis, což snad nebude pravda). Odhaduji, že na parsing (plus tagging, nebo načtení z CoNLL-U) jedné věty (20 slov) potřebuji číst tak 1000 krát číst a 100 krát zapsat nějaký atribut, tedy s lvalue ztratím 200 **mikro**sekund. Přitom samotný parsing trvá aspoň několik **mili**sekund. |
| |
| ==== Identifikátory ==== | ===== Identifikátory ===== |
| |
| V dosavadním Treexu byly identifikátory (uzlů) považovány za nevyhnutelnou režii a byly zpracovávány (generovány, indexovány) automaticky. Je otázka, jestli je to opravdu nutné za všech okolností, popř. jestli by to nešlo nějak zjednodušit, když víme, že valná část bloků identifikátory uzlů k ničemu nepotřebuje, navíc drtivá většina referencí je uzavřených uvnitř bundlu. Pokud se podaří sloučit a-stromy a t-stromy, velká část referencí odpadne, zbývající případy budou souviset asi hlavně s alignmentem a koreferencí. | V dosavadním Treexu byly identifikátory (uzlů) považovány za nevyhnutelnou režii a byly zpracovávány (generovány, indexovány) automaticky. Je otázka, jestli je to opravdu nutné za všech okolností, popř. jestli by to nešlo nějak zjednodušit, když víme, že valná část bloků identifikátory uzlů k ničemu nepotřebuje, navíc drtivá většina referencí je uzavřených uvnitř bundlu. Pokud se podaří sloučit a-stromy a t-stromy, velká část referencí odpadne, zbývající případy budou souviset asi hlavně s alignmentem a koreferencí. |
| |
| |
| | ===== Setřídění dle ord ===== |
| | Jak implementovat metody ''children'' a ''descendants'' (a ''siblings'', ale to je skoro jako ''node->parent->get_children()'' až na vynechání ''node'' a jiné chápání přepínačů ''add_self'', ''preceding_only'' atd.) a tedy celou datovou strukturu stromu, aby metody (rychle) vracely uzly v pořadí podle slovosledu (i u neprojektivních stromů) a přitom šlo stromy editovat, tedy přidávat a mazat uzly (i z prostředka věty), převěšovat, měnit slovosled. |
| | |
| | === PRECOMP-NAIVE === |
| | Předpočítat children i descendants pro každý uzel. |
| | Čtení je tedy rychlé, editace velmi pomalá, paměťová náročnost (zbytečně) velká, implementace v celku jednoduchá. |
| | |
| | === PRECOMP-BITARRAY === |
| | Taky předpočítat, ale seznam všech potomků (a obdobně dětí) nacpat do 8 bajtů, tedy 64 bitů. Uloží se tam indexy uzlů. Pokud má věta víc než 64 slov, tak se to uloží jinam jinak. Musím tedy udržovat pole všech uzlů (dle slovosledu). Přidání jednoho uzlu znamená posunout část tohoto pole o jeden prvek a přepočítat atributy _children a _descendants v podstatě všech uzlů. Asi by se to muselo dělat v Céčku, aby ty bitové operace byly rychlé. |
| | Čtení rychlé, editace velmi pomalá, paměťová náročnost dobrá (+16 bajtů na uzel), implementace složitější. |
| | |
| | === SORTED-CHILDREN === |
| | Děti se ukládají setříděně buď do pole, nebo do spojáku (tedy každý uzel má pointer _next_node, případně i obousměrně _prev_node). Buď se ukládají pravé a levé děti zvlášť, nebo se při vracení dětí s přepínačem ''add_self'' vloží jejich rodič na správnou pozici. Metoda ''descendants'' uloží potomky do pomocného pole (klasickým průchodem do hloubky) a pak dotřídí. Perl i Python mají sort optimalizovaný na předtříděné sekvence (každý trochu jinak, Perl asi o něco lépe než pythoní timsort, který bere jen sekvence začínající na indexu 2^k, ale pro naše krátké sekvence to je asi úplně jedno). Nejde to implementovat jako iterátor bez toho pomocného pole. |
| | |
| | === SORTED-CHILDREN + ALL-NODES === |
| | Navíc se udržuje (setříděné) pole všech uzlů. Hlavní motivace je, že většina bloků cyklí přes všechny uzly (''process_anode''). Tedy je důležité zrychlit tento častý případ, kdy se ''descendants()'' volá na kořeni celého stromu. |
| | Každý uzel má atribut ''ord'' (to předpokládám ve všech zde diskutovaných implementacích, i když i to stojí za zvážení). Takže jde efektivně implementovat i metody ''prev_node'' a ''next_node'' (současná perlí implementace prochází neefektivně všechny uzly, než najde ten s ord+1). |
| | Volání ''descendants'' na nekořeni je stále pomalé, protože vyžaduje alokaci pomocného pole a dotřídění jako SORTED-CHILDREN. |
| | |
| | === PROJECTIVE-OPTIMIZED === |
| | V praxi jsou neprojektivity relativně řídký jev. |
| | Každý uzel má v atributu _leftmost a _rightmost pointer (referenci) na nejlevější/nejpravější uzel svého podstromu a v atributu _next pointer na následující uzel dle slovosledu (čili spoják). |
| | Metoda ''descendants'' tedy začne nejlevějším a iteruje až do nejpravějšího (a vynechá uzel, ze kterého to volám, pokud není ''add_self''). |
| | Problém je jen s neprojektivitami, takovéto uzly musím přeskočit. Každý uzel má tedy seznam (spoják) uzlů, v jejichž spanu (leftmost..rightmost) se slovosledně nachází a přitom není jejich potomkem. Většina uzlů je projektivních a má tedy tento seznam prázdný, takže při iteraci mám jen jeden if navíc. Zatím se mi tato implementace líbí nejvíc. |
| | |
| | Vylepšení1: |
| | Při zavolání z kořene stromu by se vrátil speciální iterátor, který vůbec nekontroluje seznamy neprojektivit (takže se ušetří to if, ale hlavně procházení všech seznamů). Toto vylepšení mi přijde zcela jasně přínosné. |
| | |
| | Vylepšení2: |
| | V seznamech neprojektivit budou uzly setříděné vzestupně dle hloubky. Jakmile narazím na uzel s vyšší hloubkou než uzel, který testuji (ze kterého jsou ''descendants'' zavolané), tak skončím a neprocházím zbytek seznamu. Zde si vůbec nejsem jist, zda to má cenu, protože sice ušetřím procházení části seznamu u některých uzlů, jenže zase přibude testování hloubky (kterou bych musel mít v tom seznamu asi předpočítanou, a tedy ji aktualizovat, když se změní). |
| | |
| | Alternativa: atribut _leftmost (a obdobně _rightmost) by se vyplňoval pouze tehdy, pokud by se sledováním nejlevějšího dítěte nedalo dostat do nejlevějšího potomka. Tedy v projektivních stromech by se ty atributy nemusely vyplňovat vůbec (vůbec by nezabíraly místo v hash-based objektech). Editace by pak mohly být o něco rychlejší, pokud detekuji, že projektivní strom měním na projektivní. Čtení ale bude pomalejší, protože budu muset iterovat do těch nejlevějších dětí (a ještě navíc testovat, zda není v uzlech vyplněn _leftmost). |
| | |
| | |
| | ===== Profiling načítání CoNLL-U v Perlu ===== |
| | Načítám cs-ud-train-l.conllu (68 MB, 41k sentences, 0.8 MWords). Časy v sekundách. Excl(usive) časy se sčítají, krom těch označených "x", což jsou pomocné (alternativní) experimenty. |
| | |
| | |excl.|incl.| code | note| |
| | | 0.5 | 0.5 | ''while (<$fh>) {chomp;}'' | načtení řádka po řádce | |
| | | 0.3 | 0.8 | ''$line eq "" or $line =~ /^#/'' | test prázdné řádky a komentáře | |
| | | 0.6 | 1.4 | ''split /\t/, $line'' | split 9 atributů dle tabů (výsledek se zahodí) | |
| | | 4.1 | 5.5 | ''($id, $form, $lemma,...) =...'' | uložení těch hodnot do proměnných | |
| | |x5.6 | 7.0 | ''my ($id, $form, $lemma,...) =...'' | uložení těch hodnot do nově alokovaných proměnných (které se asi odalokují, až vypadnou ze scope) | |
| | |x4.7 | 6.1 | ''@pole =...'' | uložení těch hodnot do pole | |
| | |x3.9 | | ''UD::Node->new(form=>$form,...)'' | vytvoření 0.8M uzlů se stejnými atributy, tedy 200K uzlů za sekundu, viz [[#Benchmark konstruktorů v Perlu|následující benchmark]]| |
| | | 4.8 |10.3 | ''UD::Node->new(form=>$form,...)'' | vytvoření 0.8M uzlů ze skutečných dat| |
| | |x0.4 |10.7 | ''push @all_nodes, $node'' | uzly se ukládají do pole| |
| | | 1.9 |12.2 | ''weaken($node->{_parent}=$root)...'' | uzly se ukládají do dokumentu, věší se na kořen, přidávají do jeho seznamu dětí| |
| | | 1.2 |13.4 | ''weaken($node->{_parent}=$parent)...''| uzly se věší na skutečného rodiče (v druhém průchodu, pomocné pole ''@parents'')| |
| | | 1.4 |14.8 | ''set_parent_nocheck($parent)'' | set_parent_nocheck místo optimalizovaného kódu (který neřešil předchozího rodiče atd.)| |
| | | 1.8 |**16.6**| ''set_parent($parent)'' | testování cyklů | |
| | |10.0 |26.6 | ''$root->create_child...'' | původní implementace, kde se uzly převěšují z kořene na skutečného rodiče a děti jsou pole| |
| | |
| | |
| | * Původní implementace byla velmi neefektivní, protože se při převěšování z kořene musely uzly odebrat z pole dětí kořene, čili se muselo to pole překopírovat a zmenšit o jeden prvek a složitost byla kvadratická. Samotné převěšení trvalo 7s (a ještě 3s asi kvůli ''$root->create_child(...)'' místo ''UD::Node->new(...)''). Kdyby byly děti implementované spojákem místo pole (to mám stále v plánu), tak to bude míň než 7s, ale stejně je zbytečné při načítání CoNLL-U uzly dávat do spojáků dětí kořene, ze kterého vím, že je budu za chvíli odebírat. |
| | * Vypuštěním testování cyklů v CoNLL-U závislostech se ušetří 1.8s, což za to asi nestojí. |
| | * Původně jsem používal ''set_parent($parent, {cycles=>'no-check'})'', jenže vytváření toho hashe s parametrem spolklo asi polovinu času ušetřeného vypuštěním kontroly cyklů. |
| | * Optimalizací kódu set_parent bez volání této metody se ušetří 1.4s. To za to asi taky nestojí. |
| | * Poměrně dost času (4.1s) zabere naplnění 9 proměnných ''$form, $lemma,...''. Při ''UD::Node->new(form=>$form,...)'' se tyto proměnné kopírují do hashe, který bude instancí objektu. Celkem to trvá 4.8s, tedy zřejmě 4.1s kopírování a 0.7s vytvoření hashe a jeho blessování, ale celé je to v XS (asi o 20% rychlejší než v Perlu), takže kdo ví. |
| | * Zdá se, že deklarováním 9 'my' proměnných až ve vnitřním cyklu přes uzly/řádky si přidám 1.5s. Možná proto, že se musejí odalokovávat (nebo přepisovat na undef), když vypadnou ze scope. |
| | * Myslel jsem si, že by místo 9 proměnných mohlo být rychlejší jedno pole, ale to je pomalejší (už jen naplnění toho pole, zatím bez vytváření uzlu), a to o 0.6s. Vlastně se není co divit, protože perlí pole má krom nějakou režii navíc. |
| | * Když jsem všechny uzly z celého souboru ukládal do jednoho pole, tak odalokování pole (s 0.8M uzlů) trvalo cca 1s. To jsem do profilingu nezahrnul, ale benchmark jsem musel ručně spouštět víckrát. |
| | |
| | ===== Benchmark konstruktorů v Perlu ===== |
| | Kolik objektů (uzlů s 9 stringovými atributy) se vytvoří za 1 sekundu: |
| | MooseMut 4509 Moose bez __PACKAGE__->meta->make_immutable |
| | Moose 65941 |
| | Moo 78156 |
| | ManualA 99508 Manual array-based object, konstruktor vytvoří hash, aby zjistil, které atributy byly zadány |
| | ManualH 191911 Manual hash-based object |
| | XSAccHp 197371 Class::XSAccessor ale sub new {my $c=shift; bless {@_}, $c;} |
| | XSAccAs 224108 Class::XSAccessor::Array, new bez parametrů, třeba volat settery |
| | XSAccH 235633 Class::XSAccessor { constructor => 'new'} |
| | --- následující implementace mají konstruktory, které berou jen hodnoty atributů, nikoli jména, tedy musejí být zadané ve správném pořadí |
| | XSAccAf 324620 Class::XSAccessor::Array, sub fastnew {my $c=shift; bless [@_], $c;} |
| | ManualAf 333188 Manual array-based object, sub fastnew {my $c=shift; bless [@_], $c;} |
| |
