OpenMDAO中总雅可比组装耗时及导数计算时间分布查询咨询

1. 查看总雅可比矩阵组装耗时的方法 #

OpenMDAO没有直接提供单独的API来获取总雅可比组装耗时，但可以通过以下两种方式获取：

• 调试日志输出：将日志级别设置为DEBUG，雅可比组装完成后会在日志中打印耗时信息，示例日志内容如下：

  DEBUG:openmdao.core.jacobian:Total time to assemble jacobian: 0.456 sec
  开启日志的代码示例：

  import logging
  logging.basicConfig()
  logger = logging.getLogger('openmdao.core.jacobian')
  logger.setLevel(logging.DEBUG)
  

• 性能分析工具：运行脚本时添加--profile参数，生成的性能报告（如profile.stats）中，定位到Jacobian._assemble_jac函数，即可查看其对应的耗时。

2. 拆分driver_res.deriv_time的耗时分布 #

driver_res.deriv_time包含了导数计算全流程的耗时（组件偏导数计算、雅可比组装、并行通信等），可以通过以下方式拆分其构成：

• 统计所有组件compute_partials总耗时：在自定义组件的compute_partials方法中添加计时逻辑，累计所有组件的耗时：

  import time
  from openmdao.api import ExplicitComponent
  
  class CustomComp(ExplicitComponent):
      def compute_partials(self, inputs, partials):
          start_time = time.perf_counter()
          # 你的偏导数计算逻辑
          partials['y', 'x'] = 2.0 * inputs['x']
          end_time = time.perf_counter()
          # 记录当前组件的compute_partials耗时
          self.cp_time = end_time - start_time
  

  驱动运行完成后，遍历所有组件累加cp_time得到总耗时：

  total_cp_time = 0.0
  for comp in prob.model.system_iter(recurse=True, typ=ExplicitComponent):
      if hasattr(comp, 'cp_time'):
          total_cp_time += comp.cp_time
  

• 推导雅可比组装耗时：用driver_res.deriv_time减去total_cp_time，得到的差值即为雅可比矩阵组装及相关通信的耗时。
• 日志直接比对：开启DEBUG级别日志后，日志会分别输出每个组件compute_partials的耗时，以及总雅可比组装的耗时，可直接对应查看分布情况。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Andrew