首页 文章详情

恕我直言,你们的模型训练都还不够快

极市平台 | 559 2021-07-18 22:57 0 0 0
UniSMS (合一短信)
↑ 点击蓝字 关注极市平台

作者丨godweiyang
来源丨算法码上来
编辑丨极市平台

极市导读

 

作者基于Fairseq和LightSeq分别实现了两个单层的Transformer编码层模型,使pyTorch,TransformerTensorFlow相关训练的速度加快。>>加入极市CV技术交流群,走在计算机视觉的最前沿

周末在家没事干,也没人约了打游戏,于是打开了gayhub闲逛,哦不,是github。

然后发现了一个挺有意思的项目:

「也就是将你模型中的参数全部存储为一个连续的内存块,加速你的模型训练。」

于是我抱着试试看的心态,基于Fairseq和LightSeq分别实现了两个单层的Transformer编码层模型,简单写了一个例子试了一下。

安装

首先为了运行我这个例子,你需要安装上面提到的contiguous-params库。然后还需要安装fairseqlightseq库。

pip install contiguous-params fairseq lightseq

一个简单的例子

我这里创建了一个模型,就是单层的Transformer编码层,然后随机输入一个向量,损失函数就是输出向量的所有元素的平方均值。

然后测试了采用参数连续化前后,前向传播、反向传播、梯度更新三部分的时间消耗。

import timefrom dataclasses import dataclassimport copy
import torchfrom fairseq.modules.transformer_layer import TransformerEncoderLayerfrom lightseq.training.ops.pytorch.transformer_encoder_layer import LSTransformerEncoderLayerfrom contiguous_params import ContiguousParams

def get_time(): '''CUDA同步并获取当前时间'''
torch.cuda.synchronize(device="cuda:0") return time.time()
def ls_config_to_fs_args(config): '''将LightSeq的config转换为Fairseq的args'''
@dataclass class Args: encoder_embed_dim: int encoder_ffn_embed_dim: int encoder_attention_heads: int dropout: float attention_dropout: float activation_dropout: float encoder_normalize_before: bool args = Args( config.hidden_size, config.intermediate_size, config.nhead, config.hidden_dropout_ratio, config.attn_prob_dropout_ratio, config.activation_dropout_ratio, config.pre_layer_norm ) return args
def train(model, inputs, masks, contiguous=False): '''训练过程'''
model.to(device="cuda:0") model.train() if contiguous: parameters = ContiguousParams(model.parameters()) opt = torch.optim.Adam(parameters.contiguous(), lr=1e-3) else: opt = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=1e-3)
fw_time, bw_time, step_time = 0, 0, 0 for epoch in range(1000): opt.zero_grad()
start_time = get_time() outputs = model(inputs, masks) loss = torch.square(outputs).mean() fw_time += get_time() - start_time start_time = get_time() loss.backward() bw_time += get_time() - start_time
start_time = get_time() opt.step() step_time += get_time() - start_time
if epoch % 200 == 0: print("epoch {:>3d}: loss = {:>5.3f}".format(epoch, loss))
return fw_time, bw_time, step_time
if __name__ == "__main__": # 定义LightSeq的config config = LSTransformerEncoderLayer.get_config( max_batch_tokens=4096, max_seq_len=256, hidden_size=128, intermediate_size=512, nhead=16, attn_prob_dropout_ratio=0.1, activation_dropout_ratio=0.1, hidden_dropout_ratio=0.1, pre_layer_norm=True, fp16=False, local_rank=0 ) # 将LightSeq的config转换为Fairseq的args args = ls_config_to_fs_args(config)
# 随机生成输入 bsz, sl = 50, 80 inputs = torch.randn(bsz, sl, config.hidden_size).to(device="cuda:0") masks = torch.zeros(bsz, sl).to(device="cuda:0")
# 定义LightSeq模型并训练 ls_model = LSTransformerEncoderLayer(config) ls_fw_time, ls_bw_time, ls_step_time = train(ls_model, inputs, masks) # 定义连续化参数的LightSeq模型并训练 config_cont = copy.deepcopy(config) ls_model_cont = LSTransformerEncoderLayer(config_cont) ls_c_fw_time, ls_c_bw_time, ls_c_step_time = train(ls_model_cont, inputs, masks, contiguous=True)
inputs = inputs.transpose(0, 1) masks = masks > 0.5 # 定义Fairseq模型并训练 fs_model = TransformerEncoderLayer(args) fs_fw_time, fs_bw_time, fs_step_time = train(fs_model, inputs, masks) # 定义连续化参数的Fairseq模型并训练 fs_model_cont = TransformerEncoderLayer(args) fs_c_fw_time, fs_c_bw_time, fs_c_step_time = train(fs_model_cont, inputs, masks, contiguous=True)
print("LightSeq time: {:.3f}s, {:.3f}s, {:.3f}s".format(ls_fw_time, ls_bw_time, ls_step_time)) print("LightSeq (cont) time: {:.3f}s, {:.3f}s, {:.3f}s".format(ls_c_fw_time, ls_c_bw_time, ls_c_step_time)) print("Fairseq time: {:.3f}s, {:.3f}s, {:.3f}s".format(fs_fw_time, fs_bw_time, fs_step_time)) print("Fairseq (cont) time: {:.3f}s, {:.3f}s, {:.3f}s".format(fs_c_fw_time, fs_c_bw_time, fs_c_step_time))

详细讲解

这里最主要的地方就两行:

parameters = ContiguousParams(model.parameters())opt = torch.optim.Adam(parameters.contiguous(), lr=1e-3)

首先用ContiguousParams类封装model.parameters(),然后将封装后的parameters.contiguous()送进优化器中,这里送进去的就已经是连续存储的一整块参数了。

我们详细阅读ContiguousParams的源码,可以发现实现很简单:

https://github.com/PhilJd/contiguous_pytorch_params/blob/master/contiguous_params/params.py

核心代码就是下面这个函数,注释中我都详细解释了每一步在干嘛:

def make_params_contiguous(self):    index = 0    # 遍历所有的参数    for p in self._parameters:        # 计算参数p的大小        size = p.numel()        # 在连续参数块中的对应位置赋值参数p        self._param_buffer[index:index + size] = p.data.view(-1)        # 将参数p的数值和梯度都重新指向连续参数块和连续梯度块的对应位置        p.data = self._param_buffer[index:index + size].view(p.data.shape)        p.grad = self._grad_buffer[index:index + size].view(p.data.shape)        # 连续内存块位置偏移到下一个参数        index += size    # 连续参数块的梯度设置为连续梯度块    self._param_buffer.grad = self._grad_buffer

所以在封装了原始参数之后,之后模型计算就会从连续内存块中对应位置取出数值,然后进行计算。

运行结果

我在V100显卡上运行了一下上面的例子,结果如下:

可以看出,LightSeq在采用参数连续化前后,三部分运行时间几乎没有任何变化,这主要是由于LightSeq已经在模型内部做过参数连续化了,因此速度已经很快了。

而Fairseq前后的第三部分,也就是参数更新部分时间缩减非常多,从1.5秒缩短到了0.1秒,总的训练时间几乎缩短了将近一半。

最后对比LightSeq和Fairseq可以明显发现,LightSeq的训练时间比Fairseq快非常多。主要是因为LightSeq采用了算子融合等各种技术,加速了Transformer模型的训练。

总结

所以在你的 「任意」 PyTorch模型中,都可以用上面的参数连续化技术大大加快训练速度。

而如果你的模型是Transformer类模型,那还可以直接用字节跳动开源的LightSeq训练加速引擎,更加方便。

如果你是TensorFlow爱好者,还可以直接用字节跳动开源的NeurST序列生成库进行训练,里面直接集成了LightSeq,所以训练很快。

地址

参数连续化

https://github.com/PhilJd/contiguous_pytorch_params

LightSeq

https://github.com/bytedance/lightseq

NeurST

https://github.com/bytedance/neurst


如果觉得有用,就请分享到朋友圈吧!

△点击卡片关注极市平台,获取最新CV干货

公众号后台回复“CVPR21检测”获取CVPR2021目标检测论文下载~


极市干货
YOLO教程:一文读懂YOLO V5 与 YOLO V4大盘点|YOLO 系目标检测算法总览全面解析YOLO V4网络结构
实操教程:PyTorch vs LibTorch:网络推理速度谁更快?只用两行代码,我让Transformer推理加速了50倍PyTorch AutoGrad C++层实现
算法技巧(trick):深度学习训练tricks总结(有实验支撑)深度强化学习调参Tricks合集长尾识别中的Tricks汇总(AAAI2021
最新CV竞赛:2021 高通人工智能应用创新大赛CVPR 2021 | Short-video Face Parsing Challenge3D人体目标检测与行为分析竞赛开赛,奖池7万+,数据集达16671张!


CV技术社群邀请函 #

△长按添加极市小助手
添加极市小助手微信(ID : cvmart2)

备注:姓名-学校/公司-研究方向-城市(如:小极-北大-目标检测-深圳)


即可申请加入极市目标检测/图像分割/工业检测/人脸/医学影像/3D/SLAM/自动驾驶/超分辨率/姿态估计/ReID/GAN/图像增强/OCR/视频理解等技术交流群


每月大咖直播分享、真实项目需求对接、求职内推、算法竞赛、干货资讯汇总、与 10000+来自港科大、北大、清华、中科院、CMU、腾讯、百度等名校名企视觉开发者互动交流~


觉得有用麻烦给个在看啦~  
good-icon 0
favorite-icon 0
收藏
回复数量: 0
    暂无评论~~
    Ctrl+Enter