r - 如何使用 R 在基于代理的建模中管理内存

Question

我正在使用 R 构建一个基于代理的模型，但我在尝试使用大对象时遇到了内存问题。特别是，在初始化时创建了 8 个 3D 数组，并且在每个时间步长每个 3D 数组都由不同的函数填充。

目前，ABM 运行时间超过 1825 天，并模拟了 2500 个人在整个景观中移动。景观中有1000个细胞。使用此配置，我没有内存问题。

在初始化时，

• 1 3D 数组是这样的:

  h <- array(NA, dim=c(1825, 48, 2500),
             dimnames=list(NULL, NULL, as.character(seq(1, 2500, 1))))
             ## 3th dimension = individual ID
  

• 1 3D 数组是这样的:

  p <- array(NA, dim=c(1825, 38, 1000),
             dimnames=list(NULL, NULL, as.character(seq(1, 1000, 1))))
             ## 3th dimension = cell ID
  

• 6 个 3D 数组如下:

  t <- array(NA, dim=c(1825, 41, 2500),
             dimnames=list(NULL, NULL, as.character(seq(1, 2500, 1))))
             ## 3th dimension = individual ID
  

数组包含字符/字符串数据类型。

理想情况下，我想增加个体数量和/或补丁数量，但由于内存问题，这是不可能的。似乎有一些可用的工具，如 bigmemory、gc 来管理内存。这些工具有效吗？我是编程初学者，没有管理内存和高性能计算的经验。非常感谢您的任何建议，感谢您的宝贵时间。

sessionInfo() R version 3.5.3 (2019-03-11) Platform: x86_64-w64-mingw32/x64 (64-bit) Running under: Windows 7 x64 (build 7601) Service Pack 1

Answer 1

据我了解，bigmemory 只适用于矩阵而不是多维数组，但您可以将多维数组保存为矩阵列表。

gc 只是垃圾收集器，您实际上不必调用它，因为它会自动调用，但手册中还指出:

It can be useful to call gc after a large object has been removed, as this may prompt R to return memory to the operating system.

我认为对你的任务最有用的包是 ff。 这里有一个简短的例子来说明 ff 包的强度，它将数据存储在磁盘上，几乎不影响内存。

使用 base-R 初始化数组:

p <- array(NA, dim=c(1825, 38, 1000),
           dimnames=list(NULL, NULL, as.character(seq(1, 1000, 1))))

format(object.size(p), units="Mb")

"264.6 Mb"

所以总的来说，您的初始数组已经占用了将近 5GB 内存，这会给您带来繁重的计算问题。

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用ff初始化数组:

library(ff)
myArr <- ff(NA, dim=c(1825, 38, 1000), 
            dimnames=list(NULL, NULL, as.character(seq(1, 1000, 1))),
            filename="arr.ffd", vmode="logical", overwrite = T)

format(object.size(myArr), units="Mb")

[1] "0.1 Mb"

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相等性测试:

euqals <- list()
for (i in 1:dim(p)[1]) {
  euqals[[i]] <-  all.equal(p[i,,],
                            myArr[i,,])
}
all(unlist(euqals))

[1] TRUE