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我正在使用 densenet121 从 Kaggle 数据集中进行猫/狗检测。我启用了 cuda,看起来训练非常快。但是,数据加载(或处理)似乎非常缓慢。有什么方法可以加快速度吗?我试图玩女巫批量大小,但没有提供太多帮助。我还将 num_workers 从 0 更改为一些正数。从 0 到 2 可能会减少 1/3 的加载时间,增加更多不会产生额外的影响。还有其他方法可以加快加载速度吗?

这是我的粗略代码(我专注于学习,所以它不是很有条理):

import matplotlib.pyplot as plt

import torch
from torch import nn
from torch import optim
import torch.nn.functional as F
from torchvision import datasets, transforms, models

data_dir = 'Cat_Dog_data'

train_transforms = transforms.Compose([transforms.RandomRotation(30),
                                       transforms.RandomResizedCrop(224),
                                       transforms.RandomHorizontalFlip(),
                                       transforms.ToTensor(),
                                       transforms.Normalize([0.5, 0.5, 0.5],
                                                            [0.5, 0.5, 0.5])])
test_transforms = transforms.Compose([transforms.Resize(255),
                                      transforms.CenterCrop(224),
                                      transforms.ToTensor()])

# Pass transforms in here, then run the next cell to see how the transforms look
train_data = datasets.ImageFolder(data_dir + '/train',
                                  transform=train_transforms)
test_data = datasets.ImageFolder(data_dir + '/test', transform=test_transforms)

trainloader = torch.utils.data.DataLoader(train_data, batch_size=64,
                                          num_workers=16, shuffle=True,
                                          pin_memory=True)
testloader = torch.utils.data.DataLoader(test_data, batch_size=64,
                                         num_workers=16)

model = models.densenet121(pretrained=True)

# Freeze parameters so we don't backprop through them
for param in model.parameters():
    param.requires_grad = False

from collections import OrderedDict

classifier = nn.Sequential(OrderedDict([
    ('fc1', nn.Linear(1024, 500)),
    ('relu', nn.ReLU()),
    ('fc2', nn.Linear(500, 2)),
    ('output', nn.LogSoftmax(dim=1))
]))

model.classifier = classifier
model.cuda()
criterion = nn.NLLLoss()
optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=0.003)

epochs = 30
steps = 0

import time

device = torch.device('cuda:0')

train_losses, test_losses = [], []
for e in range(epochs):
    running_loss = 0
    count = 0
    total_start = time.time()
    for images, labels in trainloader:
        start = time.time()
        images = images.cuda()
        labels = labels.cuda()

        optimizer.zero_grad()

        log_ps = model(images)
        loss = criterion(log_ps, labels)
        loss.backward()
        optimizer.step()
        elapsed = time.time() - start

        if count % 20 == 0:
            print("Optimized elapsed: ", elapsed, "count:", count)
            print("Total elapsed ", time.time() - total_start)
            total_start = time.time()
        count += 1

        running_loss += loss.item()
    else:
        test_loss = 0
        accuracy = 0
        for images, labels in testloader:
            images = images.cuda()
            labels = labels.cuda()
            with torch.no_grad():
                model.eval()
                log_ps = model(images)
                test_loss += criterion(log_ps, labels)
                ps = torch.exp(log_ps)
                top_p, top_class = ps.topk(1, dim=1)
                compare = top_class == labels.view(*top_class.shape)
                accuracy += compare.type(torch.FloatTensor).mean()
        model.train()
        train_losses.append(running_loss / len(trainloader))
        test_losses.append(test_loss / len(testloader))

        print("Epoch: {}/{}.. ".format(e + 1, epochs),
              "Training Loss: {:.3f}.. ".format(
                  running_loss / len(trainloader)),
              "Test Loss: {:.3f}.. ".format(test_loss / len(testloader)),
              "Test Accuracy: {:.3f}".format(accuracy / len(testloader)))
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torchvision0.8.0版本或更高版本

实际上torchvision现在在转换方面支持批处理和 GPU(这是在torch.Tensors 而不是 PIL 图像上完成的),因此应该将其用作初始改进。

有关此版本的更多信息,请参见此处。这些也充当torch.nn.Module,因此可以在模型内部使用,例如:

transforms = torch.nn.Sequential(
    T.RandomCrop(224),
    T.RandomHorizontalFlip(p=0.3),
    T.ConvertImageDtype(torch.float),
    T.Normalize([0.485, 0.456, 0.406], [0.229, 0.224, 0.225])
)

此外,这些操作可以进行 JIT 处理,可能会进一步提高性能。

torchvision < 0.8.0(原始答案)

从磁盘加载单个图像时,增加对单个图像执行转换batch_size无济于事。torchvision

随着难度的增加,有几种方法可以加快数据加载速度:

  • 改善图像加载时间
  • 在 RAM(或磁盘)中加载和规范化图像和缓存
  • 生成转换并将它们保存到磁盘
  • 以批处理方式应用不可缓存的变换(旋转、翻转、裁剪)
  • 预取

1. 改善图片加载

通过安装Pillow-SIMD而不是原来的pillow. 它是一种直接替代品,可能会更快(或者至少声称Resize您正在使用它)。

或者,您可以创建自己的数据加载和处理,OpenCV因为有人说它更快或检查albumentations(尽管不能告诉您这些是否会提高性能,并且可能会浪费大量时间而没有收获,除了学习经验)。

2.加载和规范化图像和缓存

您可以使用 Python 的LRU 缓存功能来缓存一些输出。

您也可以使用torchdata它的行为几乎与 PyTorch 的完全一样,但允许通过简单的 ontorch.utils.data.Dataset缓存到磁盘或 RAM(或混合模式)(请参阅github 存储库免责声明:我是作者)。cache()torchdata.Dataset

请记住:您必须加载和规范化图像、缓存,然后使用RandomRotation,RandomResizedCropRandomHorizontalFlip(因为它们每次运行时都会更改)。

3. 产生转换并将它们保存到磁盘

您必须对图像执行大量转换,将它们保存到磁盘,然后使用这个增强的数据集。再一次可以做到这一点,torchdata但在 I/O 和硬盘驱动器以及非常不雅的解决方案方面确实很浪费。此外,它是“静态的”,因此数据只会持续 X 个时期,它不会是具有增强功能的“无限”生成器。

4. 批量转换

torchvision不支持它,因此您必须自己编写这些函数。请参阅此问题以获取理由。AFAIK 也没有其他第三方提供。对于大批量,它应该加快速度,但我认为实施是一个悬而未决的问题(如果我错了,请纠正我)。

5. 预取

IMO 将是最难实施的(尽管考虑这个项目确实是一个好主意)。基本上,您在模型训练时为下一次迭代加载数据。torch.utils.data.DataLoader 确实提供了它,尽管存在一些问题(例如工作人员在加载数据后暂停)。您可以阅读有关它的PyTorch 线程(不确定,因为我没有自己验证)。此外,此评论此博客文章提供了许多有价值的见解(尽管不确定它们的最新情况)。

总而言之,要显着改善数据加载,你需要弄脏你的手(或者也许有一些库在为 PyTorch 做这件事,如果是这样,我很想知道它们)。

另请记住配置您的更改,请参阅torch.nn.bottleneck

编辑: DALI项目可能值得一试,尽管 AFAIK 存在 RAM 内存随时代数线性增长的一些问题。

于 2020-04-23T20:37:34.493 回答