【PyTorch官方教程1.0】可选:数据并行处理

2019年年初,ApacheCN组织志愿者翻译了PyTorch1.0版本中文文档(github地址),同时也获得了PyTorch官方授权,我相信已经有许多人在中文文档官网上看到了。不过目前校对还缺人手,希望大家踊跃参与。之前一段时间我们和PyTorch的有关负责人Bruce Lin一直在进行邮件交流。在之后适当的时候,我们会组织志愿者进行其他有关PyTorch的项目,欢迎大家加入我们,关注我们。更希望我们的一系列工作能够对大家有所帮助。

可选:数据并行处理

Note:很高兴看到大家的知乎留言,但是请注意这是官方教程的一部分。如果你觉得翻译有问题,可以直接留言,我可以去中文文档改。但是如果你觉得原文章有问题,请前往PyTorch官网留言,本人并没有修改英文原文的权限。

译者:
bat67

校对者:
FontTian

作者Sung Kim Jenny Kang

在这个教程里,我们将学习如何使用数据并行(DataParallel)来使用多GPU。

PyTorch非常容易的就可以使用GPU,可以用如下方式把一个模型放到GPU上:

device = torch.device("cuda:0")
model.to(device)

然后可以复制所有的张量到GPU上:

mytensor = my_tensor.to(device)

请注意,调用my_tensor.to(device)返回一个GPU上的my_tensor副本,而不是重写my_tensor。我们需要把它赋值给一个新的张量并在GPU上使用这个张量。

在多GPU上执行前向和反向传播是自然而然的事。然而,PyTorch默认将只是用一个GPU。你可以使用DataParallel让模型并行运行来轻易的让你的操作在多个GPU上运行。

model = nn.DataParallel(model)

这是这篇教程背后的核心,我们接下来将更详细的介绍它。

导入和参数

导入PyTorch模块和定义参数。

import torch
import torch.nn as nn
from torch.utils.data import Dataset, DataLoader

# Parameters 和 DataLoaders
input_size = 5
output_size = 2

batch_size = 30
data_size = 100

设备(Device):

device = torch.device("cuda:0" if torch.cuda.is_available() else "cpu")

虚拟数据集

要制作一个虚拟(随机)数据集,只需实现__getitem__

class RandomDataset(Dataset):

    def __init__(self, size, length):
        self.len = length
        self.data = torch.randn(length, size)

    def __getitem__(self, index):
        return self.data[index]

    def __len__(self):
        return self.len

rand_loader = DataLoader(dataset=RandomDataset(input_size, data_size),
                         batch_size=batch_size, shuffle=True)

简单模型

作为演示,我们的模型只接受一个输入,执行一个线性操作,然后得到结果。然而,你能在任何模型(CNN,RNN,Capsule Net等)上使用DataParallel

我们在模型内部放置了一条打印语句来检测输入和输出向量的大小。请注意批等级为0时打印的内容。

class Model(nn.Module):
    # Our model

    def __init__(self, input_size, output_size):
        super(Model, self).__init__()
        self.fc = nn.Linear(input_size, output_size)

    def forward(self, input):
        output = self.fc(input)
        print("\tIn Model: input size", input.size(),
              "output size", output.size())

        return output

创建一个模型和数据并行

这是本教程的核心部分。首先,我们需要创建一个模型实例和检测我们是否有多个GPU。如果我们有多个GPU,我们使用nn.DataParallel来包装我们的模型。然后通过model.to(device)把模型放到GPU上。

model = Model(input_size, output_size)
if torch.cuda.device_count() > 1
  print("Let's use", torch.cuda.device_count(), "GPUs!")
  # dim = 0 [30, xxx] -> [10, ...], [10, ...], [10, ...] on 3 GPUs
  model = nn.DataParallel(model)

model.to(device)

输出:

Let's use 2 GPUs!

运行模型

现在我们可以看输入和输出张量的大小。

for data in rand_loader
    input = data.to(device)
    output = model(input)
    print("Outside: input size", input.size(),
          "output_size", output.size())

输出:

In Model input size torch.Size([15, 5]) output size torch.Size([15, 2])
        In Model input size torch.Size([15, 5]) output size torch.Size([15, 2])
Outside input size torch.Size([30, 5]) output_size torch.Size([30, 2])
        In Model input size torch.Size([15, 5]) output size torch.Size([15, 2])
        In Model input size torch.Size([15, 5]) output size torch.Size([15, 2])
Outside input size torch.Size([30, 5]) output_size torch.Size([30, 2])
        In Model input size torch.Size([15, 5]) output size torch.Size([15, 2])
        In Model input size torch.Size([15, 5]) output size torch.Size([15, 2])
Outside input size torch.Size([30, 5]) output_size torch.Size([30, 2])
        In Model input size torch.Size([5, 5]) output size torch.Size([5, 2])
        In Model input size torch.Size([5, 5]) output size torch.Size([5, 2])
Outside input size torch.Size([10, 5]) output_size torch.Size([10, 2])

结果

当我们对30个输入和输出进行批处理时,我们和期望的一样得到30个输入和30个输出,但是若有多个GPU,会得到如下的结果。

2个GPU

若有2个GPU,将看到:

Let's use 2 GPUs!  In Model: input size torch.Size([15, 5]) output size torch.Size([15, 2])  In Model: input size torch.Size([15, 5]) output size torch.Size([15, 2]) Outside: input size torch.Size([30, 5]) output_size torch.Size([30, 2])  In Model: input size torch.Size([15, 5]) output size torch.Size([15, 2])  In Model: input size torch.Size([15, 5]) output size torch.Size([15, 2]) Outside: input size torch.Size([30, 5]) output_size torch.Size([30, 2])  In Model: input size torch.Size([15, 5]) output size torch.Size([15, 2])  In Model: input size torch.Size([15, 5]) output size torch.Size([15, 2]) Outside: input size torch.Size([30, 5]) output_size torch.Size([30, 2])  In Model: input size torch.Size([5, 5]) output size torch.Size([5, 2])  In Model: input size torch.Size([5, 5]) output size torch.Size([5, 2]) Outside: input size torch.Size([10, 5]) output_size torch.Size([10, 2])

3个GPU

若有3个GPU,将看到:

Let's use 3 GPUs!  In Model: input size torch.Size([10, 5]) output size torch.Size([10, 2])  In Model: input size torch.Size([10, 5]) output size torch.Size([10, 2])  In Model: input size torch.Size([10, 5]) output size torch.Size([10, 2]) Outside: input size torch.Size([30, 5]) output_size torch.Size([30, 2])  In Model: input size torch.Size([10, 5]) output size torch.Size([10, 2])  In Model: input size torch.Size([10, 5]) output size torch.Size([10, 2])  In Model: input size torch.Size([10, 5]) output size torch.Size([10, 2]) Outside: input size torch.Size([30, 5]) output_size torch.Size([30, 2])  In Model: input size torch.Size([10, 5]) output size torch.Size([10, 2])  In Model: input size torch.Size([10, 5]) output size torch.Size([10, 2])  In Model: input size torch.Size([10, 5]) output size torch.Size([10, 2]) Outside: input size torch.Size([30, 5]) output_size torch.Size([30, 2])  In Model: input size torch.Size([4, 5]) output size torch.Size([4, 2])  In Model: input size torch.Size([4, 5]) output size torch.Size([4, 2])  In Model: input size torch.Size([2, 5]) output size torch.Size([2, 2]) Outside: input size torch.Size([10, 5]) output_size torch.Size([10, 2])

8个GPU

若有8个GPU,将看到:

Let's use 8 GPUs!  In Model: input size torch.Size([4, 5]) output size torch.Size([4, 2])  In Model: input size torch.Size([4, 5]) output size torch.Size([4, 2])  In Model: input size torch.Size([2, 5]) output size torch.Size([2, 2])  In Model: input size torch.Size([4, 5]) output size torch.Size([4, 2])  In Model: input size torch.Size([4, 5]) output size torch.Size([4, 2])  In Model: input size torch.Size([4, 5]) output size torch.Size([4, 2])  In Model: input size torch.Size([4, 5]) output size torch.Size([4, 2])  In Model: input size torch.Size([4, 5]) output size torch.Size([4, 2]) Outside: input size torch.Size([30, 5]) output_size torch.Size([30, 2])  In Model: input size torch.Size([4, 5]) output size torch.Size([4, 2])  In Model: input size torch.Size([4, 5]) output size torch.Size([4, 2])  In Model: input size torch.Size([4, 5]) output size torch.Size([4, 2])  In Model: input size torch.Size([4, 5]) output size torch.Size([4, 2])  In Model: input size torch.Size([4, 5]) output size torch.Size([4, 2])  In Model: input size torch.Size([4, 5]) output size torch.Size([4, 2])  In Model: input size torch.Size([2, 5]) output size torch.Size([2, 2])  In Model: input size torch.Size([4, 5]) output size torch.Size([4, 2]) Outside: input size torch.Size([30, 5]) output_size torch.Size([30, 2])  In Model: input size torch.Size([4, 5]) output size torch.Size([4, 2])  In Model: input size torch.Size([4, 5]) output size torch.Size([4, 2])  In Model: input size torch.Size([4, 5]) output size torch.Size([4, 2])  In Model: input size torch.Size([4, 5]) output size torch.Size([4, 2])  In Model: input size torch.Size([4, 5]) output size torch.Size([4, 2])  In Model: input size torch.Size([4, 5]) output size torch.Size([4, 2])  In Model: input size torch.Size([4, 5]) output size torch.Size([4, 2])  In Model: input size torch.Size([2, 5]) output size torch.Size([2, 2]) Outside: input size torch.Size([30, 5]) output_size torch.Size([30, 2])  In Model: input size torch.Size([2, 5]) output size torch.Size([2, 2])  In Model: input size torch.Size([2, 5]) output size torch.Size([2, 2])  In Model: input size torch.Size([2, 5]) output size torch.Size([2, 2])  In Model: input size torch.Size([2, 5]) output size torch.Size([2, 2])  In Model: input size torch.Size([2, 5]) output size torch.Size([2, 2]) Outside: input size torch.Size([10, 5]) output_size torch.Size([10, 2])

总结

DataParallel自动的划分数据,并将作业发送到多个GPU上的多个模型。DataParallel会在每个模型完成作业后,收集与合并结果然后返回给你。

更多信息,请参考:https://pytorch.org/tutorials/beginner/former_torchies/parallelism_tutorial.html

    原文作者:FontTian
    原文地址: https://zhuanlan.zhihu.com/p/76634397
    本文转自网络文章,转载此文章仅为分享知识,如有侵权,请联系博主进行删除。
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