Out of Memory,Matlab

本文详细介绍了在Matlab中遇到内存不足(Out of Memory)问题的原因,包括内存碎片和矩阵存储方式。提出了解决方案,如优化代码(使用稀疏矩阵、预分配内存等)、调整系统设置(增加虚拟内存、关闭Java虚拟机)以及Matlab环境操作(使用pack命令、关闭Matlab Server等)。通过这些方法,可以有效管理和减少内存消耗,避免"Out of Memory"错误。

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Matlab中“out of memory”的问题总是相当让人头疼,比如大矩阵做运算时,一不小心就出现了。

出现该问题的原因在于:内存在使用过程中,经过不断的分配和释放过程,导致被分割成许多不连续的区域(即内部或外部碎片)。而Matlab中的矩阵是以块(block)的形式存储的,也就是说当Matlab在为即将存储的矩阵划分block时,如果没有相应大小的连续内存可供分配,就会报告“out of memory”的错误。

这也解释了,为什么Matlab刚启动的时候,要比反复运行程序一段时间,出现out-of-Memory错误的可能性要低。


memory查看内存使用情况
(Memory函数当前仅可用于PCWIN和PCWIN64,即32位和64位Windows操作系统。)

memory指令用于展示Matlab当前正在使用和可用内存的大小(memory displays information showing how much memory is available and how much the MATLAB® software is currently using.):

>> memory
  1. Maximum Possible Array // 连续空闲内存块的大小,MATLAB当前能够创建的单个数组的上界【the size of the largest contiguous free memory block.As such, it is an upper bound on the largest single array MATLAB can create at this time】.
    该值的计算:取MATLAB虚拟地址空间的最大连续内存块和全部可用系统内存中的较小值。
  2. Memory Available for All Arrays //可用于存储变量的最大内存大小【Memory Available for All Arrays is the total amount of memory available to hold data. The amount of memory available is guaranteed to be at least as large as this field】
    该值的计算:MATLAB总共可用的虚拟地址空间和总共可用的系统内存中取较小。
  3. Memory Used by MATLAB //MATLAB已经占用的内存大小
  4. Total Physical Memory(RAM) //总共的物理内存大小

例如:

>> memory
Maximum possible array:     85 MB (8.915e+07 bytes) *  //当前系统数组所能占用的最大内存
Memory available for all arrays:    848 MB (8.892e+08 bytes) ** //当前系统变量可被分配的内存空间
Memory used by MATLAB:    866 MB (9.076e+08 bytes) //Matlab已经占用的内存大小
Physical Memory (RAM):   3509 MB (3.679e+09 bytes) //系统物理内存大小

*  Limited by contiguous virtual address space available. //*表示受限于连续可用的虚拟地址空间
** Limited by virtual address space available. //**表示受限于可用的虚拟地址空间大小
>> userview = memory

userview结构包含以下内容:
1. Maximum Possible Array
2. Memory Available for All Arrays
3. Memory Used By MATALB

>> [userview systemview] = memory

systemview结构包含如下内容:
1. Virtual Address Space
2. System Memory
3. Physical Memory

feature(memstats):查看内存详细状态
此外,由于反复分配和释放内存会使可用的连续内存段减少,因此当 Matlab 刚刚启动时连续内存最多,此时往往可以新建非常大的数组,这一点可以用命令“feature(‘memstats’)”(matlab version >= 7.0)看出。如果显示的最大连续内存段很小,但实际可用内存(非连续的)仍旧很多,则表明内存中碎片太多了。

>> feature('memstats')
    Physical Memory (RAM):
        In Use:                             2914 MB (b6298000)
        Free:                               
### MATLAB 中 “Out of Memory” 错误的解决方案 #### 优化内存使用策略 MATLAB 是通过块的方式分配矩阵所需的内存。如果无法找到足够大的连续内存区域,即便总内存量充足,也会触发“Out of Memory”的警告[^1]。为了缓解这一状况,可以从以下几个方面着手: - **精简数据结构**:评估现有代码中所使用的变量及其尺寸,尽可能压缩不必要的维度或转换成更节省空间的数据类型。 ```matlab % 将double类型的数组转换为single类型以减少一半的空间占用 A_single = single(A_double); ``` - **分批处理大数据集**:对于非常庞大的数据集合,考虑将其分割成较小的部分依次加载并计算,从而降低单次操作所需的最大RAM量。 ```matlab chunkSize = 1000; % 定义每批次读取的数量 for i=1:ceil(length(data)/chunkSize) chunkData = data((i-1)*chunkSize+1:min(i*chunkSize,end)); process(chunkData); % 对当前片段执行运算逻辑 end ``` #### 调整操作系统设置 针对特定版本的操作系统和MATLAB组合,存在一些特殊的配置手段能够有效提升可用内存上限: - **启用3GB开关**:适用于Windows XP环境下的应用程序,默认情况下每个进程仅能访问大约2GB地址空间。借助`/3GB`引导参数可以让单个应用获得多达3GB RAM的支持[^2]。 请注意,在现代多核处理器以及更高版本的Windows系统下,该方法可能不再适用或者效果有限;此时建议优先选用64位平台部署开发工作。 #### 升级硬件设施 长远来看,最彻底的办法还是更新至具备更大容量随机存取存储器(RAM)的工作站,并安装相匹配的操作系统与软件包(即64-bit)。这样不仅从根本上解决了因物理限制带来的瓶颈问题,同时也开启了利用更多高级特性的大门,比如GPU加速等功能模块。
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