fluid
AsyncExecutor
Python中的异步执行器。AsyncExecutor利用多核处理器和数据排队的强大功能,使数据读取和融合解耦,每个线程并行运行。
AsyncExecutor不是在python端读取数据,而是接受一个训练文件列表,该列表将在c++中检索,然后训练输入将被读取、解析并在c++代码中提供给训练网络。
AsyncExecutor正在积极开发,API可能在不久的将来会发生变化。
- 参数:
- place (fluid.CPUPlace|None) - 指示 executor 将在哪个设备上运行。目前仅支持CPU
代码示例:
- datafeed = fluid.DataFeedDesc('data.proto')
startup_program = fluid.default_startup_program()
main_program = fluid.default_main_program()
filelist = ["train_data/part-%d" % i for i in range(100)]
thread_num = len(filelist) / 4
place = fluid.CPUPlace()
async_executor = fluid.AsyncExecutor(place)
async_executor.run_startup_program(startup_program)
epoch = 10
for i in range(epoch):
async_executor.run(main_program,
data_feed,
filelist,
thread_num,
[acc],
debug=False)
注解
对于并行gpu调试复杂网络,您可以在executor上测试。他们有完全相同的参数,并可以得到相同的结果。
目前仅支持CPU
使用此
AsyncExecutor
来运行 program
。filelist
中包含训练数据集。用户也可以通过在参数 fetch
中提出变量来检查特定的变量, 正如 fluid.Executor
。但不像
fluid.Executor
, AsyncExecutor
不返回获取到的变量,而是将每个获取到的变量作为标准输出展示给用户。数据集上的运算在多个线程上执行,每个线程中都会独立出一个线程本地作用域,并在此域中建立运算。所有运算同时更新参数值。
- 参数:
- program (Program) – 需要执行的program。如果没有提供该参数,默认使用defaultmain_program
- data_feed (DataFeedDesc) –DataFeedDesc
对象
- filelist (str) – 一个包含训练数据集文件的文件列表
- thread_num (int) – 并发训练线程数。参照 注解_ 部分获取合适的设置方法
- fetch (str|list) – 变量名,或者变量名列表。指明最后要进行观察的变量命名
- debug (bool) – 如果为True, 在每一个minibatch处理后,fetch 中指明的变量将会通过标准输出打印出来
注解
1.该执行器会运行program中的所有运算,不只是那些依赖于fetchlist的运算
2.该类执行器在多线程上运行,每个线程占用一个CPU核。为了实现效率最大化,建议将 thread_num
等于或稍微小于CPU核心数
BuildStrategy
BuildStrategy
使用户更精准地控制 ParallelExecutor
中SSA图的建造方法。可通过设置 ParallelExecutor
中的 BuildStrategy
成员来实现此功能。代码示例
- buildstrategy = fluid.BuildStrategy()
build_strategy.reduce_strategy = fluid.BuildStrategy.ReduceStrategy.Reduce
train_exe = fluid.ParallelExecutor(use_cuda=True,
loss_name=loss.name,
build_strategy=build_strategy)
train_loss, = train_exe.run([loss.name], feed=feed_dict)
str类型。它表明了以graphviz格式向文件中写入SSA图的路径,有利于调试。 默认值为”“。
bool类型。它表明了是否融合(fuse)elementwise_add_op和activation_op。这会使整体执行过程更快一些。默认为False。
str类型。在
ParallelExecutor
中,存在三种定义 _loss@grad 的方式,分别为 CoeffNumDevice
, One
与 Customized
。默认情况下, ParallelExecutor
根据设备数目来设置 loss@grad 。如果你想自定义 loss@grad ,你可以选择 Customized
方法。默认为 CoeffNumDevice
。str类型。在
ParallelExecutor
中,存在两种减少策略(reduce strategy),即 AllReduce
和 Reduce
。如果你需要在所有执行场所上独立地进行参数优化,可以使用 AllReduce
。反之,如果使用 Reduce
策略,所有参数的优化将均匀地分配给不同的执行场所,随之将优化后的参数广播给其他执行场所。在一些模型中, Reduce
策略执行速度更快一些。默认值为 AllReduce
。BOOL类型。如果设置为True, GPU操作中的一些锁将被释放,ParallelExecutor将运行得更快,默认为 False。
## CompiledProgram
SourceEnglish
编译一个接着用来执行的Program。
- 首先使用layers(网络层)创建程序。
- (可选)可使用CompiledProgram来在运行之前优化程序。
- 定义的程序或CompiledProgram由Executor运行。
CompiledProgram用于转换程序以进行各种优化。例如,
- 预先计算一些逻辑,以便每次运行更快。
- 转换Program,使其可以在多个设备中运行。
- 转换Program以进行优化预测或分布式训练。
代码示例
- place = fluid.CUDAPlace(0) if usecuda else fluid.CPUPlace()
exe = fluid.Executor(place)
exe.run(startup)
compiled_prog = compiler.CompiledProgram(main).with_data_parallel(
loss_name=loss.name)
for i in range(5):
test_loss, = exe.run(compiled_prog,
feed=feed_dict,
fetch_list=[loss.name])
- 参数:
- program : 一个Program对象,承载着用户定义的模型计算逻辑
配置Program使其以数据并行方式运行。
- 参数:
- loss_name (str) - 损失函数名称必须在训练过程中设置。 默认None。
- build_strategy (BuildStrategy) - buildstrategy用于构建图,因此它可以在具有优化拓扑的多个设备/核上运行。 有关更多信息,请参阅fluid.BuildStrategy
。 默认None。
- exec_strategy (ExecutionStrategy) - exec_strategy用于选择执行图的方式,例如使用多少线程,每次清理临时变量之前进行的迭代次数。 有关更多信息,请参阅fluid.ExecutionStrategy
。 默认None。
- share_vars_from (CompiledProgram) - 如果有,此CompiledProgram将共享来自share_vars_from的变量。 share_vars_from指定的Program必须由此CompiledProgram之前的Executor运行,以便vars准备就绪。
返回: self
添加预测优化。
- 参数:
- config - 用于创建预测器的NativeConfig或AnalysisConfig的实例
返回: self
## CPUPlace
SourceEnglish
create_lod_tensor
该函数从一个numpy数组,列表或者已经存在的lod tensor中创建一个lod tensor。
通过一下几步实现:
- 检查length-based level of detail (LoD,长度为基准的细节层次),或称recursivesequence_lengths(递归序列长度)的正确性
- 将recursive_sequence_lengths转化为offset-based LoD(偏移量为基准的LoD)
- 把提供的numpy数组,列表或者已经存在的lod tensor复制到CPU或GPU中(依据执行场所确定)
- 利用offset-based LoD来设置LoD
- 例如:
- 假如我们想用LoD Tensor来承载一词序列的数据,其中每个词由一个整数来表示。现在,我们意图创建一个LoD Tensor来代表两个句子,其中一个句子有两个词,另外一个句子有三个。那么数
data
可以是一个numpy数组,形状为(5,1)。同时,recursive_seq_lens
为 [[2, 3]],表明各个句子的长度。这个长度为基准的recursive_seq_lens
将在函数中会被转化为以偏移量为基准的 LoD [[0, 2, 5]]。 - 参数:
- data (numpy.ndarray|list|LoDTensor) – 容纳着待复制数据的一个numpy数组、列表或LoD Tensor
- recursive_seq_lens (list) – 一组列表的列表, 表明了由用户指明的length-based level of detail信息
- place (Place) – CPU或GPU。 指明返回的新LoD Tensor存储地点
返回: 一个fluid LoDTensor对象,包含数据和
recursive_seq_lens
信息## create_random_int_lodtensor
SourceEnglish
该函数创建一个存储多个随机整数的LoD Tensor。
该函数是经常在书中出现的案例,所以我们根据新的API:
createlodtensor
更改它然后放在LoD Tensor板块里来简化代码。该函数实现以下功能:
- 根据用户输入的length-based
recursiveseq_lens
(基于长度的递归序列长)和在 basic_shape
中的基本元素形状计算LoDTensor的整体形状- 由此形状,建立numpy数组
- 使用API:
create_lod_tensor
建立LoDTensor假如我们想用LoD Tensor来承载一词序列,其中每个词由一个整数来表示。现在,我们意图创建一个LoD Tensor来代表两个句子,其中一个句子有两个词,另外一个句子有三个。那么
base_shape
为[1], 输入的length-based recursive_seq_lens
是 [[2, 3]]。那么LoDTensor的整体形状应为[5, 1],并且为两个句子存储5个词。- 参数:
- recursive_seq_lens (list) – 一组列表的列表, 表明了由用户指明的length-based level of detail信息
- base_shape (list) – LoDTensor所容纳的基本元素的形状
- place (Place) – CPU或GPU。 指明返回的新LoD Tensor存储地点
- low (int) – 随机数下限
- high (int) – 随机数上限
返回: 一个fluid LoDTensor对象,包含数据和
recursive_seq_lens
信息## CUDAPinnedPlace
[Source](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/release/1.3/python/paddle/fluid/__init.py)English
CUDAPlace
DataFeedDesc
数据描述符,描述输入训练数据格式。
这个类目前只用于AsyncExecutor(有关类AsyncExecutor的简要介绍,请参阅注释)
DataFeedDesc应由来自磁盘的有效protobuf消息初始化:
- datafeed = fluid.DataFeedDesc('data.proto')
可以参考
paddle/fluid/framework/data_feed.proto
查看我们如何定义message一段典型的message可能是这样的:
- name: "MultiSlotDataFeed"
batch_size: 2
multi_slot_desc {
slots {
name: "words"
type: "uint64"
is_dense: false
is_used: true
}
slots {
name: "label"
type: "uint64"
is_dense: false
is_used: true
}
}
但是,用户通常不应该关心消息格式;相反,我们鼓励他们在将原始日志文件转换为AsyncExecutor可以接受的训练文件的过程中,使用
Data Generator
生成有效数据描述。DataFeedDesc也可以在运行时更改。一旦你熟悉了每个字段的含义,您可以修改它以更好地满足您的需要。例如:
- data_feed.set_batch_size(128)
data_feed.set_dense_slots('wd') # The slot named 'wd' will be dense
data_feed.set_use_slots('wd') # The slot named 'wd' will be used
#Finally, the content can be dumped out for debugging purpose:
print(data_feed.desc())
- 参数:
- proto_file (string) - 包含数据feed中描述的磁盘文件
设置batch size,训练期间有效
- 参数:
- batchsize:batch size
代码示例:
- data_feed = fluid.DataFeedDesc('data.proto')
data_feed.set_batch_size(128)
指定slot经过设置后将变成密集的slot,仅在训练期间有效。
密集slot的特征将被输入一个Tensor,而稀疏slot的特征将被输入一个lodTensor
- 参数:
- dense_slots_name : slot名称的列表,这些slot将被设置为密集的
代码示例:
- datafeed = fluid.DataFeedDesc('data.proto')
data_feed.set_dense_slots(['words'])
注解
默认情况下,所有slot都是稀疏的
设置一个特定的slot是否用于训练。一个数据集包含了很多特征,通过这个函数可以选择哪些特征将用于指定的模型。
- 参数:
- use_slots_name :将在训练中使用的slot名列表
代码示例:
- datafeed = fluid.DataFeedDesc('data.proto')
data_feed.set_use_slots(['words'])
注解
默认值不用于所有slot
返回此DataFeedDesc的protobuf信息
返回:一个message字符串
代码示例:
- data_feed = fluid.DataFeedDesc('data.proto')
print(data_feed.desc())
## DataFeeder
SourceEnglish
DataFeeder
负责将reader(读取器)返回的数据转成一种特殊的数据结构,使它们可以输入到 Executor
和 ParallelExecutor
中。reader通常返回一个minibatch条目列表。在列表中每一条目都是一个样本(sample),它是由具有一至多个特征的列表或元组组成的。以下是简单用法:
- place = fluid.CPUPlace()
img = fluid.layers.data(name='image', shape=[1, 28, 28])
label = fluid.layers.data(name='label', shape=[1], dtype='int64')
feeder = fluid.DataFeeder([img, label], fluid.CPUPlace())
result = feeder.feed([([0] 784, [9]), ([1] 784, [1])])
在多GPU模型训练时,如果需要提前分别向各GPU输入数据,可以使用
decoratereader
函数。
- place=fluid.CUDAPlace(0)
feeder = fluid.DataFeeder(place=place, feed_list=[data, label])
reader = feeder.decorate_reader(
paddle.batch(flowers.train(), batch_size=16))
- 参数:
- feed_list (list) – 向模型输入的变量表或者变量表名
- place (Place) – place表明是向GPU还是CPU中输入数据。如果想向GPU中输入数据, 请使用fluid.CUDAPlace(i)
(i 代表 the GPU id);如果向CPU中输入数据, 请使用fluid.CPUPlace()
- program (Program) – 需要向其中输入数据的Program。如果为None, 会默认使用default_main_program()
。 缺省值为None- 抛出异常:
-ValueError
– 如果一些变量不在此 Program 中
代码示例
- # …
place = fluid.CPUPlace()
feed_list = [
main_program.global_block().var(var_name) for var_name in feed_vars_name
] # feed_vars_name 是一个由变量名组成的列表
feeder = fluid.DataFeeder(feed_list, place)
for data in reader():
outs = exe.run(program=main_program,
feed=feeder.feed(data))
根据feedlist(数据输入表)和iterable(可遍历的数据)提供的信息,将输入数据转成一种特殊的数据结构,使它们可以输入到
Executor
和 ParallelExecutor
中。- 参数:
- iterable (list|tuple) – 要输入的数据
返回: 转换结果
返回类型: dict
该方法获取的多个minibatch,并把每个minibatch提前输入进各个设备中。
- 参数:
- iterable (list|tuple) – 要输入的数据
- num_places (int) – 设备数目。默认为None。
返回: 转换结果
返回类型: dict
注解
设备(CPU或GPU)的数目必须等于minibatch的数目
将reader返回的输入数据batch转换为多个mini-batch,之后每个mini-batch都会被输入进各个设备(CPU或GPU)中。
- 参数:
- reader (fun) – 该参数是一个可以生成数据的函数
- multi_devices (bool) – bool型,指明是否使用多个设备
- num_places (int) – 如果multidevices
为True
, 可以使用此参数来设置GPU数目。如果num_places
为None
,该函数默认使用当前训练机所有GPU设备。默认为None。
- drop_last (bool) – 如果最后一个batch的大小比batch_size
要小,则可使用该参数来指明是否选择丢弃最后一个batch数据。 默认为True
返回:转换结果
返回类型: dict
抛出异常:
ValueError
– 如果 drop_last
值为False并且reader返回的minibatch数目与设备数目不相等时,产生此异常## default_main_program
SourceEnglish
此函数用于获取默认或全局main program(主程序)。该主程序用于训练和测试模型。
fluid.layers
中的所有layer函数可以向 default_main_program
中添加operators(算子)和variables(变量)。default_main_program
是fluid的许多编程接口(API)的Program参数的缺省值。例如,当用户program没有传入的时候,Executor.run()
会默认执行 default_main_program
。返回: main program
返回类型: Program
## default_startup_program
SourceEnglish
该函数可以获取默认/全局 startup program (启动程序)。
fluid.layers
中的layer函数会新建参数、readers(读取器)、NCCL句柄作为全局变量。startup_program会使用内在的operators(算子)去初始化他们,并由layer函数将这些operators追加到startup program中。
该函数将返回默认的或当前的startup_program。用户可以使用
fluid.program_guard
去切换program。返回: startup program
返回类型: Program
## DistributeTranspiler
SourceEnglish
该类可以把fluid program转变为分布式数据并行计算程序(distributed data-parallelism programs),可以有Pserver和NCCL2两种模式。当program在Pserver(全称:parameter server)模式下,
mainprogram
(主程序)转为使用一架远程parameter server(即pserver,参数服务器)来进行参数优化,并且优化图会被输入到一个pserver program中。在NCCL2模式下,transpiler会在 startup_program
中附加一个 NCCL_ID
广播算子(broadcasting operators)来实现在该集群中所有工作结点共享 NCCL_ID
。调用 transpile_nccl2
后, 你 必须 将 trainer_id
, num_trainers
参数提供给 ParallelExecutor
来启动NCCL2分布式模式。代码示例
- #pserver模式下
pserver_endpoints = "192.168.0.1:6174,192.168.0.2:6174"
trainer_endpoints = "192.168.0.1:6174,192.168.0.2:6174"
current_endpoint = "192.168.0.1:6174"
trainer_id = 0
trainers = 4
role = os.getenv("PADDLE_TRAINING_ROLE")
t = fluid.DistributeTranspiler()
t.transpile(
trainer_id, pservers=pserver_endpoints, trainers=trainers)
if role == "PSERVER":
pserver_program = t.get_pserver_program(current_endpoint)
pserver_startup_program = t.get_startup_program(current_endpoint,
pserver_program)
elif role == "TRAINER":
trainer_program = t.get_trainer_program()
# nccl2模式下
config = fluid.DistributeTranspilerConfig()
config.mode = "nccl2"
t = fluid.DistributeTranspiler(config=config)
t.transpile(trainer_id, workers=workers, current_endpoint=curr_ep)
exe = fluid.ParallelExecutor(
use_cuda,
loss_name=loss_var.name,
num_trainers=len(trainers.split(",)),
trainer_id=trainer_id
)
transpile
(_trainer_id, program=None, pservers='127.0.0.1:6174', trainers=1, sync_mode=True, startup_program=None, current_endpoint='127.0.0.1:6174')
该方法可以运行该transpiler(转译器)。
- 参数:
- trainer_id (int) – 当前Trainer worker的id, 如果有n个Trainer worker, id 取值范围为0 ~ n-1
- program (Program|None) – 待transpile(转译)的program, 缺省为fluid.defaultmain_program()
- startup_program (Program|None) - 要转译的startup_program
,默认为fluid.default_startup_program()
- pservers (str) – 内容为Pserver列表的字符串,格式为:按逗号区分不同的Pserver,每个Pserver的格式为 _ip地址:端口号
- trainers (int|str) – 在Pserver模式下,该参数指Trainer机的个数;在nccl2模式下,它是一个内容为Trainer终端列表的字符串
- sync_mode (bool) – 是否做同步训练(synchronous training), 默认为True
- startup_program (Program|None) – 待transpile(转译)的startupprogram,默认为fluid.default_main_program()
- current_endpoint (str) – 当需要把program转译(transpile)至NCCL2模式下时,需要将当前endpoint(终端)传入该参数。Pserver模式不使用该参数
该方法可以得到Trainer侧的program。
返回: Trainer侧的program
返回类型: Program
该方法可以得到Pserver(参数服务器)侧的程序
- 参数:
- endpoint (str) – 当前Pserver终端
返回: 当前Pserver需要执行的program
返回类型: Program
该方法可以得到Pserver侧用于分布式训练的
mainprogram
和 startup_program
。- 参数:
- endpoint (str) – 当前Pserver终端
返回: (main_program, startup_program), “Program”类型的元组
返回类型: tuple
该函数已停止使用获取当前Pserver的startupprogram,如果有多个被分散到不同blocks的变量,则修改operator的输入变量。
- 参数:
- endpoint (str) – 当前Pserver终端
- pserver_program (Program) – 已停止使用。 先调用get_pserver_program
- startup_program (Program) – 已停止使用。应在初始化时传入startup_program
返回: Pserver侧的startup_program
返回类型: Program
## DistributeTranspilerConfig
SourceEnglish
为多个Pserver(parameter server)将tensor切片, 默认为True。
可使用 RoundRobin 或者 HashName。
注意: 尝试选择最佳方法来达到Pserver间负载均衡。
最小数据块的大小
注意: 根据:issuecomment-369912156 , 当数据块大小超过2MB时,我们可以有效地使用带宽。如果你想更改它,请详细查看
slicevariable
函数。## ExecutionStrategy
SourceEnglish
ExecutionStrategy
允许用户更加精准地控制program在 ParallelExecutor
中的运行方式。可以通过在 ParallelExecutor
中设置本成员来实现。代码示例
- execstrategy = fluid.ExecutionStrategy()
exec_strategy.num_threads = 4
train_exe = fluid.ParallelExecutor(use_cuda=True,
loss_name=loss.name,
exec_strategy=exec_strategy)
train_loss, = train_exe.run([loss.name], feed=feed_dict)
这是一个bool类型成员,表示是否推迟communication operators(交流运算)的执行,这样做会使整体执行过程更快一些。但是在一些模型中,allow_op_delay会导致程序中断。默认为False。
int型成员。它表明了清空执行时产生的临时变量需要的程序执行重复次数。因为临时变量的形可能在两次重复过程中保持一致,所以它会使整体执行过程更快。默认值为100。
注解
- 如果在调用
run
方法时获取结果数据,ParallelExecutor
会在当前程序重复执行尾部清空临时变量- 在一些NLP模型里,该成员会致使GPU内存不足。此时,你应减少
num_iteration_per_drop_scope
的值int型成员。它代表了线程池(thread pool)的大小。这些线程会被用来执行当前
ParallelExecutor
的program中的operator(算子,运算)。如果 (num_threads=1) ,则所有的operator将一个接一个地执行,但在不同的程序重复周期(iterations)中执行顺序可能不同。如果该成员没有被设置,则在 ParallelExecutor
中,它会依据设备类型(device type)、设备数目(device count)而设置为相应值。对GPU,(num_threads=device_count∗4) ;对CPU, (num_threads=CPU_NUM∗4) 。在 ParallelExecutor
中有关于 (CPU_NUM) 的详细解释。如果没有设置 (CPU_NUM) , ParallelExecutor
可以通过调用 multiprocessing.cpu_count()
获取CPU数目(cpu count)。默认值为0。## Executor
SourceEnglish
执行引擎(Executor)使用python脚本驱动,仅支持在单GPU环境下运行。多卡环境下请参考
ParallelExecutor
。Python Executor可以接收传入的program,并根据feed map(输入映射表)和fetchlist(结果获取表)向program中添加feed operators(数据输入算子)和fetch operators(结果获取算子)。feed map为该program提供输入数据。fetch_list提供program训练结束后用户预期的变量(或识别类场景中的命名)。应注意,执行器会执行program中的所有算子而不仅仅是依赖于fetch_list的那部分。
Executor将全局变量存储到全局作用域中,并为临时变量创建局部作用域。当每一mini-batch上的前向/反向运算完成后,局部作用域的内容将被废弃,但全局作用域中的变量将在Executor的不同执行过程中一直存在。
program中所有的算子会按顺序执行。
- 参数:
- place (core.CPUPlace|core.CUDAPlace(n)) – 指明了Executor
的执行场所
提示:你可以用
Executor
来调试基于并行GPU实现的复杂网络,他们有完全一样的参数也会产生相同的结果。关闭这个执行器(Executor)。调用这个方法后不可以再使用这个执行器。 对于分布式训练, 该函数会释放在PServers上涉及到目前训练器的资源。
示例代码
- cpu = core.CPUPlace()
exe = Executor(cpu)
…
exe.close()
run
(_program=None, feed=None, fetch_list=None, feed_var_name='feed', fetch_var_name='fetch', scope=None, return_numpy=True, use_program_cache=False)
调用该执行器对象的此方法可以执行program。通过feed map提供待学习数据,以及借助fetchlist得到相应的结果。Python执行器(Executor)可以接收传入的program,并根据输入映射表(feed map)和结果获取表(fetchlist)向program中添加数据输入算子(feed operators)和结果获取算子(fetch operators)。feed map为该program提供输入数据。fetchlist提供program训练结束后用户预期的变量(或识别类场景中的命名)。
应注意,执行器会执行program中的所有算子而不仅仅是依赖于fetch_list的那部分。
- 参数:
- program (Program) – 需要执行的program,如果没有给定那么默认使用default_main_program
- feed (dict) – 前向输入的变量,数据,词典dict类型, 例如 {“image”: ImageData, “label”: LableData}
- fetch_list (list) – 用户想得到的变量或者命名的列表, run会根据这个列表给与结果
- feed_var_name (str) – 前向算子(feed operator)变量的名称
- fetch_var_name (str) – 结果获取算子(fetch operator)的输出变量名称
- scope (Scope) – 执行这个program的域,用户可以指定不同的域。缺省为全局域
- return_numpy (bool) – 如果为True,则将结果张量(fetched tensor)转化为numpy
- use_program_cache (bool) – 当program较上次比没有改动则将其置为True
返回: 根据fetch_list来获取结果
返回类型: list(numpy.array)
示例代码
- data = layers.data(name='X', shape=[1], dtype='float32')
hidden = layers.fc(input=data, size=10)
layers.assign(hidden, out)
loss = layers.mean(out)
adam = fluid.optimizer.Adam()
adam.minimize(loss)
- cpu = core.CPUPlace()
exe = Executor(cpu)
exe.run(default_startup_program())
- x = numpy.random.random(size=(10, 1)).astype('float32')
outs = exe.run(
feed={'X': x},
fetch_list=[loss.name])
## global_scope
SourceEnglish
获取全局/默认作用域实例。很多api使用默认
global_scope
,例如 Executor.run
。返回:全局/默认作用域实例
返回类型:Scope
## LoDTensor
[Source](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/release/1.3/python/paddle/fluid/__init.py)English
LoDTensor是一个具有LoD信息的张量(Tensor)
np.array(lod_tensor)
可以将LoDTensor转换为numpy array。lod_tensor.lod()
可以获得LoD信息。LoD是多层序列(Level of Details)的缩写,通常用于不同长度的序列。如果您不需要了解LoD信息,可以跳过下面的注解。
举例:
X 为 LoDTensor,它包含两个序列。第一个长度是2,第二个长度是3。
从Lod中可以计算出X的第一维度为5, 因为5=2+3, 说明X中有5个序列。在X中的每个序列中的每个元素有2列,因此X的shape为[5,2]。
- x.lod = [[2, 3]]
x.data = [[1, 2], [3, 4], // seq 1
[5, 6], [7, 8], [9, 10]] // seq 2
x.shape = [5, 2]
LoD可以有多个level(例如,一个段落可以有多个句子,一个句子可以有多个单词)。下面的例子中,Y为LoDTensor ,lod_level为2。表示有2个序列,第一个序列的长度是2(有2个子序列),第二个序列的长度是1。第一序列的两个子序列长度分别为2和2。第二个序列的子序列的长度是3。
- y.lod = [[2 1], [2 2 3]] y.shape = [2+2+3, …]
注解
在上面的描述中,LoD是基于长度的。在paddle内部实现中,lod是基于偏移的。因此,在内部,y.lod表示为[0,2,3],[0,2,4,7]。
可以将LoD理解为recursive_sequence_length(递归序列长度)。此时,LoD必须是基于长度的。由于历史原因。当LoD在API中被称为lod时,它可能是基于偏移的。用户应该注意。
has_valid_recursive_sequence_lengths(self: paddle.fluid.core.LoDTensor) → bool
lod(self: paddle.fluid.core.LoDTensor) → List[List[int]]
recursive_sequence_lengths(self: paddle.fluid.core.LoDTensor) → List[List[int]]
set_lod(self: paddle.fluid.core.LoDTensor, arg0: List[List[int]]) → None
set_recursive_sequence_lengths(self: paddle.fluid.core.LoDTensor, arg0: List[List[int]]) → None
LoDTensorArray
append(self: paddle.fluid.core.LoDTensorArray, arg0: paddle.fluid.core.LoDTensor) → None
memory_optimize
paddle.fluid.
memoryoptimize
(_input_program, skip_opt_set=None, print_log=False, level=0, skip_grads=False)
通过重用var内存来优化内存。
注解
它不支持block中嵌套子block。
- 参数:
- input_program (str) – 输入Program。
- skip_opt_set (set) – set中的vars将不被内存优化。
- print_log (bool) – 是否打印debug日志。
- level (int) 如果 level=0 并且shape是完全相等,则重用。
返回: None
## namescope
SourceEnglish
为operators生成层次名称前缀
注意: 这个函数只能用于调试和可视化。不要将其用于分析,比如graph/program转换。
- 参数:
- prefix (str) - 前缀
- with namescope("encoder"):
…
with name_scope("decoder"):
…
with name_scope("attention"):
…
## ParallelExecutor
SourceEnglish
- _class
paddle.fluid.
ParallelExecutor
(use_cuda, loss_name=None, main_program=None, share_vars_from=None, exec_strategy=None, build_strategy=None, num_trainers=1, trainer_id=0, scope=None)
ParallelExecutor
专门设计用来实现数据并行计算,着力于向不同结点(node)分配数据,并行地在不同结点中对数据进行操作。如果在GPU上使用该类运行程序,node则用来指代GPU, ParallelExecutor
也将自动获取在当前机器上可用的GPU资源。如果在CPU上进行操作,node则指代CPU,同时你也可以通过添加环境变量 CPU_NUM
来设置CPU设备的个数。例如,CPU_NUM=4
。但是如果没有设置该环境变量,该类会调用 multiprocessing.cpu_count
来获取当前系统中CPU的个数。- 参数:
- usecuda (bool) – 是否使用CUDA
- loss_name (str) – 在训练阶段,必须提供loss function名称。默认为None
- main_program (Program) – 需要执行的program。如果未提供, 那么将使用default_main_program
。 默认为None
- share_vars_from (ParallelExecutor) – 如果提供了该参数, 则该ParallelExecutor
与指定的ParallelExecutor
共享变量。默 认为空
- exec_strategy (ExecutionStrategy) –exec_strategy
用于调控program在ParallelExecutor
中的执行方式,例如,执行该program需要的线程数, 释放在执行过程中产生的临时变量需要的重复(iterations)次数。 请参考fluid.ExecutionStrategy
获取详细介绍。该参数默认为 None
- build_strategy (BuildStrategy) – 设置成员build_strategy
可以控制在ParallelExecutor
中搭建SSA Graph的方式,例如,reduce_strategy
,gradient_scale_strategy
。 请参考fluid.BuildStrategy
获取详细介绍。 该参数默认为None
- num_trainers (int) – 如果该值大于1, NCCL将会通过多层级node的方式来初始化。每个node应有相同的GPU数目。 随之会启用分布式训练。该参数默认为1
- trainer_id (int) – 必须与num_trainers
参数同时使用。trainer_id
是当前所在node的 “rank”(层级),从0开始计数。该参数默认为0
- scope (Scope) – 指定执行program所在的作用域, 默认使用fluid.global_scope()
返回:初始化后的
ParallelExecutor
对象返回类型: ParallelExecutor
抛出异常:
TypeError
- 如果提供的参数 share_vars_from
不是 ParallelExecutor
类型的,将会弹出此异常
代码示例**
- train_exe = fluid.ParallelExecutor(use_cuda=True, loss_name=loss.name)
test_exe = fluid.ParallelExecutor(use_cuda=True,
main_program=test_program,
share_vars_from=train_exe)
train_loss, = train_exe.run([loss.name], feed=feed_dict)
test_loss, = test_exe.run([loss.name], feed=feed_dict)
run
(_fetch_list, feed=None, feed_dict=None, return_numpy=True)
使用
fetch_list
执行一个 ParallelExecutor
对象。参数
feed
可以是 dict
或者 list
类型变量。如果该参数是 dict
类型,feed中的数据将会被分割(split)并分送给多个设备(CPU/GPU)。反之,如果它是 list
,则列表中的各个元素都会直接分别被拷贝到各设备中。例如,如果
feed
是个 dict
类型变量,则有
- exe = ParallelExecutor()
# 图像会被split到设备中。假设有两个设备,那么每个设备将会处理形为 (24, 1, 28, 28)的图像
exe.run(feed={'image': numpy.random.random(size=(48, 1, 28, 28))})
如果
feed
是个 list
类型变量,则有
- exe = ParallelExecutor()
# 各设备挨个处理列表中的每个元素
# 第一个设备处理形为 (48, 1, 28, 28) 的图像
# 第二个设备处理形为 (32, 1, 28, 28) 的图像
#
# 使用 exe.device_count 得到设备数目
exe.run(feed=[{"image": numpy.random.random(size=(48, 1, 28, 28))},
{"image": numpy.random.random(size=(32, 1, 28, 28))},
])
- 参数:
- fetch_list (list) – 获取的变量名列表
- feed (list|dict|None) – feed变量。 如果该参数是dict
类型,feed中的数据将会被分割(split)并分送给多个设备(CPU/GPU)。反之,如果它是list
,则列表中的各个元素都直接分别被拷贝到各设备中。默认为None
- feed_dict – 该参数已经停止使用。feed参数的别名, 为向后兼容而立。默认为None
- *return_numpy (bool) – 是否将fetched tensor转换为numpy。默认为True
返回: 获取的结果列表
返回类型:List
- 抛出异常:
-ValueError
- 如果feed参数是list类型,但是它的长度不等于可用设备(执行场所)的数目,再或者给定的feed不是dict类型,抛出此异常
-TypeError
- 如果feed参数是list类型,但是它里面的元素不是dict类型时,弹出此异常
注解
- 如果feed参数为dict类型,那么传入
ParallelExecutor
的数据量 必须 大于可用的CPU核数或GPU卡数。否则,C++端将会抛出异常。应额外注意核对数据集的最后一个batch是否比可用的CPU核数或GPU卡数大。 - 如果可用的CPU核数或GPU卡数大于一个,则为每个变量最后获取的结果都是list类型,且这个list中的每个元素都是各CPU核或GPU卡上的变量
代码示例
- pe = fluid.ParallelExecutor(use_cuda=use_cuda,
- loss_name=avg_cost.name,
- main_program=fluid.default_main_program())
- loss = pe.run(feed=feeder.feed(cur_batch),
- fetch_list=[avg_cost.name]))
ParamAttr
- class
paddle.fluid.
ParamAttr
(name=None, initializer=None, learning_rate=1.0, regularizer=None, trainable=True, gradient_clip=None, do_model_average=False)
该类代表了参数的各种属性。 为了使神经网络训练过程更加流畅,用户可以根据需要调整参数属性。比如learning rate(学习率), regularization(正则化), trainable(可训练性), domodel_average(平均化模型)和参数初始化方法.
- 参数:
- name (str) – 参数名。默认为None。
- initializer (Initializer) – 初始化该参数的方法。 默认为None
- learning_rate (float) – 参数的学习率。计算方法为 (global_lrparameter_lr∗scheduler_factor) 。 默认为1.0
- regularizer (WeightDecayRegularizer) – 正则因子. 默认为None
- trainable (bool) – 该参数是否可训练。默认为True
- gradient_clip (BaseGradientClipAttr) – 减少参数梯度的方法。默认为None
- do_model_average (bool) – 该参数是否服从模型平均值。默认为False
*代码示例
- w_param_attrs = fluid.ParamAttr(name="fc_weight",
learning_rate=0.5,
regularizer=fluid.L2Decay(1.0),
trainable=True)
y_predict = fluid.layers.fc(input=x, size=10, param_attr=w_param_attrs)
## Program
SourceEnglish
创建python program, 在paddleFluid内部会被转换为ProgramDesc描述语言,用来创建一段 c++ 程序。Program像容器一样,是一种自包含的程序语言。Program中包括至少一个块(Block),当 block 中存在条件选择的控制流op(例如 whileop)时,该Program将会含有嵌套块(nested block)。详情请参阅framework.proto。
注意:默认情况下,paddleFluid内部默认含有
default_startup_program
和 default_main_program
,它们将共享参数。 default_startup_program
只运行一次来初始化参数, default_main_program
在每个mini batch中运行并调整权重。返回: empty program
代码示例
- main_program = fluid.Program()
startup_program = fluid.Program()
with fluid.program_guard(main_program=main_program, startup_program=startup_program):
fluid.layers.data(name="x", shape=[-1, 784], dtype='float32')
fluid.layers.data(name="y", shape=[-1, 1], dtype='int32')
fluid.layers.fc(name="fc", shape=[10], dtype='float32', act="relu")
operator的角色,值只能是枚举变量{Forward, Backward, Optimize}。
注意:这是一个底层API。它仅用于
ParallelExecutor
复制或调度operator到设备。例如,Forward operator应该在每个设备上执行。Backward operator在每个设备上执行,并将后向传播的参数梯度(使用
op_role_var
获得该变量)合并到一个设备上。Optimize operator只在一个设备上执行,并向其他设备广播新的参数,operator的角色,值只能是枚举变量{Forward, Backward, Optimize}。
注意:这是一个底层API。它仅用于
ParallelExecutor
复制或调度operator到设备上执行。例如,Forward operator应该在每个设备上执行。Backward operato应该在每个设备上执行,并将后向传播的参数梯度(使用op_role_var获得该变量)合并到一个设备上。Optimize operator只在一个设备上执行,并向其他设备广播新的参数
op_role
的辅助变量。参考:
Program.op_role
文档。注意:这是一个底层API,用户不应该直接使用它。
op_role
的辅助变量。参考:
Program.op_role
文档。注意:这是一个底层API。用户不应该直接使用它。
用于debug
- 参数:
- throw_on_error (bool): 没有设置任何必需的字段时,抛出值错误。
- with_details (bool): 值为true时,打印更多关于变量和参数的信息,如trainable, optimizeattr等
返回:(str): debug 字符串
抛出异常:
ValueError
- 当 throw_on_error == true
,但没有设置任何必需的字段时,抛出 ValueError
。创建一个新的、相同的Program。
有些operator,在训练和测试之间的行为是不同的,比如batchnorm。它们有一个属性is_test来控制行为。当for_test=True时,此方法将把它们的is_test属性更改为True。
- 克隆Program,该Program用于训练时,将
for_test
设置为False。- 克隆Program,该Program用于测试时,将
for_test
设置为True。注意:此API不会删除任何操作符。请在backward和optimization之前使用clone(for_test=True)。
代码示例
- test_program = fluid.default_main_program().clone(for_test=True)
optimizer = fluid.optimizer.Momentum(learning_rate=0.01, momentum=0.9)
optimizer.minimize()
- 参数:
- for_test (bool) – 取值为True时,clone方法内部会把operator的属性is_test
设置为 True
返回:一个新的、相同的Program
返回类型:Program
代码示例
1.克隆一个Program,示例代码如下:
- train_program = fluid.Program()
startup_program = fluid.Program()
with fluid.program_guard(train_program, startup_program):
img = fluid.layers.data(name='image', shape=[784])
hidden = fluid.layers.fc(input=img, size=200, act='relu')
hidden = fluid.layers.dropout(hidden, dropout_prob=0.5)
loss = fluid.layers.cross_entropy(
input=fluid.layers.fc(hidden, size=10, act='softmax'),
label=fluid.layers.data(name='label', shape=[1], dtype='int64'))
test_program = train_program.clone(for_test=True)
sgd = fluid.optimizer.SGD(learning_rate=1e-3)
with fluid.program_guard(train_program, startup_program):
sgd.minimize(loss)
2.如果分别运行 train Program 和 test Program,则可以不使用clone。
- import paddle.fluid as fluid
def network(is_test):
img = fluid.layers.data(name='image', shape=[784])
hidden = fluid.layers.fc(input=img, size=200, act='relu')
hidden = fluid.layers.dropout(hidden, dropout_prob=0.5, is_test=is_test)
loss = fluid.layers.cross_entropy(
input=fluid.layers.fc(hidden, size=10, act='softmax'),
label=fluid.layers.data(name='label', shape=[1], dtype='int64'))
return loss
train_program = fluid.Program()
startup_program = fluid.Program()
test_program = fluid.Program()
with fluid.program_guard(train_program, startup_program):
with fluid.unique_name.guard():
loss = network(is_test=False)
sgd = fluid.optimizer.SGD(learning_rate=1e-3)
sgd.minimize(loss)
# 不使用测试阶段的startup program
with fluid.program_guard(test_program, fluid.Program()):
with fluid.unique_name.guard():
loss = network(is_test=True)
上边两个代码片段生成的Program是一样的。
反序列化protobuf,转换成program
注意:在序列化和反序列化之后,所有关于参数的信息都会丢失。
- 参数:
- binary_str_type (str) – prootbuf二进制字符串
返回: 反序列化后的ProgramDesc
返回类型:Program
该program中的block的个数
程序中随机运算符的默认随机种子。0意味着从随机设备中获取随机种子。
注意:必须在operator被添加之前设置。
获取该program的第一个block。
返回该program中 ,
index
指定的block。 index
类型为int返回:index对应的block
返回类型:Block
获取当前block。当前block是用来添加operators。
获取当前program中所有变量。返回值是一个可迭代对象(iterable object)。
返回:generator 会yield每个Program中的变量
返回类型:iterable
## program_guard
SourceEnglish
该函数应配合使用python的“with”语句来改变全局主程序(main program)和启动程序(startup program)。
“with”语句块中的layer函数将在新的main program(主程序)中添加operators(算子)和variables(变量)。 代码示例
- import paddle.fluid as fluid
main_program = fluid.Program()
startup_program = fluid.Program()
with fluid.program_guard(main_program, startup_program):
data = fluid.layers.data(…)
hidden = fluid.layers.fc(…)
需要注意的是,如果用户不需要构建自己的启动程序或者主程序,一个临时的program将会发挥作用。 代码示例
- import paddle.fluid as fluid
main_program = fluid.Program()
# 如果您不需要关心startup program,传入一个临时值即可
with fluid.program_guard(main_program, fluid.Program()):
data = …
- 参数:
- main_program (Program) – “with”语句中将使用的新的main program。
- startup_program* (Program) – “with”语句中将使用的新的startup program。若传入None
则不改变当前的启动程序。
release_memory
该函数可以调整输入program,插入
deleteop
删除算子,提前删除不需要的变量。改动是在变量本身上进行的。提醒: 该API还在试验阶段,会在后期版本中删除。不建议用户使用。
- 参数:
- input_program (Program) – 在此program中插入delete_op
- skip_opt_set (set) – 在内存优化时跳过的变量的集合
返回: None
## scope_guard
SourceEnglish
修改全局/默认作用域(scope), 运行时中的所有变量都将分配给新的scope。
- 参数:
- scope - 新的全局/默认 scope。
- import paddle.fluid as fluid
newscope = fluid.Scope()
with fluid.scopeguard(new_scope):
…
## Tensor
[Source](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/release/1.3/python/paddle/fluid/__init.py)English
WeightNormParamAttr
- class
paddle.fluid.
WeightNormParamAttr
(dim=None, name=None, initializer=None, learning_rate=1.0, regularizer=None, trainable=True, gradient_clip=None, do_model_average=False)
权重归一化。权重归一化是将权重向量的长度与其方向解耦。Weight Normalization: A Simple Reparameterization to Accelerate Training of Deep Neural Networks 这篇paper中讨论了权重归一化的实现
- 参数:
-
- dim (list) - 参数的名称。默认None。
- name (str) - 参数的名称。默认None。
- initializer (initializer) - 初始化参数的方法。默认None。
- learning_rate (float) - 学习率。优化时学习速率 (global_lr∗parameter_lr∗scheduler_factor) 。默认1.0。
- regularizer (WeightDecayRegularizer) - 正则化因子。默认None。
- trainable (bool) - 参数是否可训练。默认True。
- gradient_clip (BaseGradientClipAttr) - 梯度下降裁剪(Gradient Clipping)的方法。默认None。
- do_model_average (bool) - 参数是否应该model average。默认False。
返回: empty program
代码示例
- data = fluid.layers.data(name="data", shape=[3, 32, 32], dtype="float32")
- fc = fluid.layers.fc(input=data,
- size=1000,
- param_attr=WeightNormParamAttr(
- dim=None,
- name='weight_norm_param'))
原文: http://paddlepaddle.org/documentation/docs/zh/1.3/api_cn/fluid_cn.html
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