F# Array.Parallel.map 不提供并行处理

Question

我必须在 F# 中模拟一个离散环境，由 Python 调用，以解决强化学习问题。我有一个原始类型（主要是浮点数）的函数，可以使数据交换更顺畅。现在我可以用不同的数据多次运行这个函数，所以并行运行它似乎是个好主意。

我有以下代码：

type AscentStrategy = |Strategy of seq<float> 

let simulateAscent  env ascentLimiter initState (sequenceOfDepths:seq<float>)  =   
    //let infinitSeqOfConstantValues = (fun _ -> constantDepth) |> Seq.initInfinite
    sequenceOfDepths 
    |> Seq.scan ( fun ( nextState, rew, isTerminal, _ )  depth -> getNextEnvResponseAndBoundForNextAction(env, nextState , depth , ascentLimiter)  ) (  initState, 0.0 , false, 0.0)  
    |> SeqExtension.takeWhileWithLast (fun (_ , _, isTerminalState, _) ->  not isTerminalState)
    |> Seq.toArray

and then 

    let simulateStrategy ({MaxPDCS = maxPDCS ; MaxSimTime = maximumSimulationTime ; PenaltyForExceedingRisk = penaltyForExceedingRisk ; 
                       RewardForDelivering = rewardForDelivering ; PenaltyForExceedingTime = penaltyForExceedingTime ; IntegrationTime = integrationTime 
                       ControlToIntegrationTimeRatio = controlToIntegrationTimeRatio; DescentRate = descentRate; MaximumDepth = maximumDepth ; 
                       BottomTime = bottomTime ; LegDiscreteTime = legDiscreteTime } : SimulationParameters) (Strategy ascentStrategy : AscentStrategy) = 
    
    let env, initState ,  ascentLimiter , _  =  getEnvInitStateAndAscentLimiter  ( maxPDCS    , maximumSimulationTime , 
                                                                           penaltyForExceedingRisk ,  rewardForDelivering , penaltyForExceedingTime , 
                                                                           integrationTime  ,
                                                                           controlToIntegrationTimeRatio,  
                                                                           descentRate , 
                                                                           maximumDepth  , 
                                                                           bottomTime  , 
                                                                           legDiscreteTime   ) 
    ascentStrategy
    |> simulateAscent  env ascentLimiter initState

最后我调用了这个函数进行测试：

 let commonSimulationParameters = {MaxPDCS = 0.32 ; MaxSimTime = 2000.0 ; PenaltyForExceedingRisk  = 1.0 ; RewardForDelivering = 10.0; PenaltyForExceedingTime = 0.5 ;
                                      IntegrationTime = 0.1; ControlToIntegrationTimeRatio = 10; DescentRate = 60.0; MaximumDepth = 20.0 ; BottomTime = 10.0;  LegDiscreteTime = 0.1}


    printfn"insert number of elements"
    let maxInputsString = Console.ReadLine()
    let maxInputs = maxInputsString |> Double.Parse
    let inputsStrategies =  [|0.0 .. maxInputs|] |> Array.map (fun x -> Seq.initInfinite (fun _ -> x ) )
    let testParallel = inputsStrategies 
                   |> Array.Parallel.map (fun x -> (simulateStrategy commonSimulationParameters ( Strategy x )) ) 

我已经将它与 Array.map 进行了比较，虽然它更快并且使用了我笔记本电脑上 70% 的 CPU，但似乎仍然没有使用全部处理能力。我已经在具有更多内核（约 50 个）的机器上运行它，它几乎不会增加 CPU 使用率（它达到了总使用量的 3/4%，有 50 个独立输入）。我认为一定是某个地方产生了死锁，但是我该如何检测并摆脱它呢？

另外，为什么会这样？在我看来，函数式编程的优点之一就是能够轻松地进行并行化。

PS：SeqExtension.takeWhileWithLast 是我在 SO 上找到的一个函数，由 Tomas Petricek 在他的精彩答案之一中提供，如果需要我可以发布它。

PPS：env是环境，其类型定义为：

type Environment<'S, 'A ,'I>         =   |Environment of (State<'S> -> Action<'A> -> EnvironmentOutput<'S ,'I>)

我对 Async.Parallel 和 ParallelSeq 进行了同样的尝试，报告了同样的问题。

基于消息的解决方案能否解决问题>？我正在研究它，虽然我一点也不熟悉，但它是使用 MailboxProcessor 使代码并行的好方法吗？

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根据我的问题， 我也尝试过这个很棒的基于数据流的并行代码库。 https://nessos.github.io/Streams/.

我添加了以下代码：

let nessosResult = inputsStrategies
                    |> ParStream.ofArray
                    |> ParStream.map simulateStrategy
                    |> ParStream.toArray

我已经为 inputStrategy 定义了一个临时类型（我拥有的基本的旧元组），以便模拟策略只接受一个输入。不幸的是，这个问题似乎很好地隐藏在某个地方。我附上了一张关于 CPU 使用率的图表。在不同情况下在我的机器上花费的时间是：~8.8 秒（连续）； ~6.2 秒（Array.Parallel.map）； ~ 6.1 秒 (Nessos.Streams)

Answer 1

我发现server garbage collection 是在 .NET 上获得最佳并行性能所必需的。在你的 app.config 中有这样的东西：

<configuration>
  <runtime>
    <gcServer enabled="true" />
  </runtime>
</configuration>