Julia でデータを読み書きする

動機

シミュレーション結果をアニメーション化するとき、結果をバッファしておかないと、

• もしアニメーション化でコケてしまったら、完全にデータが失われてしまう
• アニメーション化の前処理を変更する場合でも、改めてシミュレーションしなければいけない

そこで、（主にシーケンシャルな）データの読み書き例をまとめておきたい。

Julia でデータのセーブとロード

julia> versioninfo()

Julia Version 0.6.3
Commit d55cadc350 (2018-05-28 20:20 UTC)
Platform Info:
  OS: Linux (x86_64-pc-linux-gnu)
  CPU: Intel(R) Core(TM) i5-2500K CPU @ 3.30GHz
  WORD_SIZE: 64
  BLAS: libopenblas (USE64BITINT DYNAMIC_ARCH NO_AFFINITY Sandybridge)
  LAPACK: libopenblas64_
  LIBM: libopenlibm
  LLVM: libLLVM-3.9.1 (ORCJIT, sandybridge)

バイナリ

Write

@time open("test.dat", "w") do file
    for i in 1:150
        write(file, rand(Float64, 360, 640))
    end
end

1.574172 seconds (2.08 k allocations: 263.777 MiB)

Read

@time open("test.dat", "r") do file
    while !eof(file)
        read(file, Float64, 360, 640)
    end
end

0.801313 seconds (1.45 k allocations: 263.747 MiB)

Read using Memory-mapped I/O

Mmap.mmap は、メモリマッピングを利用して、ファイルにリンクした値をもつ配列を作成する
https://docs.julialang.org/en/stable/stdlib/io-network/#Memory-mapped-I/O-1

@time open("test.dat", "r") do file
    A = Mmap.mmap(file, Array{Float64, 3}, (360, 640, 150))
    
    for i in 1:150
        A[:, :, i]
    end
end

0.916359 seconds (2.51 k allocations: 263.789 MiB)

逆順にアクセスしても、特に遅くはならなかった。

HDF5 (JLD2)

説明

HDF5 (Hierarchical Data Format)

汎用（特に科学技術計算向き？）の階層化されたファイルフォーマット。
HDF5.jl は外部の HDF5 ライブラリを参照する。

HDF5フォーマットに関するメモ書き

JLD (Julia Data format)

HDF5 の「方言」。
JLD.jl は HDF5.jl を参照する。

JLD2

JLD2 は HDF5 のサブセットで構成されるフォーマット。
JLD との前方・後方互換性は意図されていない。
JLD2.jl は HDF5 ライブラリに依存しない。
JLD.jl と比べて速い（と書いてある）。

Write

• 辞書型（キーと値のセット）のようにアクセスする
• 連番文字列でキーを生成した

using JLD2

@time jldopen("test.jld2", "w") do file
    JLD2.Group(file, "data1")
    
    for i in 1:150
        file["data1"][@sprintf("%08d", i)] = rand(Float64, 360, 640)
    end
end

1.675943 seconds (10.96 k allocations: 264.259 MiB)

Read

@time jldopen("test.jld2", "r") do file
    @assert issorted(keys(file["data1"]))
    
    for i in keys(file["data1"])
        file["data1"][i]
    end
end

0.810206 seconds (4.60 k allocations: 263.883 MiB)

Read/Write ともに、速度はバイナリとあまり変わらない。

複合体の読み書き例

2020/8/9 追記

struct Hoge{T1,T2}
    a::T1
    b::T2
end

x = Hoge(3.5, true)
write("hoge.bin", Ref(x))

y = Ref{typeof(x)}()
open("hoge.bin") do f
    unsafe_read(f, y, sizeof(y))
end

y[] # Hoge{Float64,Bool}(3.5, true)