diff --git a/docs/zh_cn/examples/save_gpu_memory.md b/docs/zh_cn/examples/save_gpu_memory.md new file mode 100644 index 00000000..8436d697 --- /dev/null +++ b/docs/zh_cn/examples/save_gpu_memory.md @@ -0,0 +1,112 @@ +# 节省显存 + +在深度学习训练推理过程中显存容量至关重要,其决定了模型是否能成功运行。常见的节省显存办法包括: + +- 梯度累加 + + 梯度累加是指在每计算一个批次的梯度后,不进行清零而是进行梯度累加,当累加到一定的次数之后,再更新网络参数和梯度清零。 通过这种参数延迟更新的手段,实现与采用大 batch 尺寸相近的效果,达到节省显存的目的。但是需要注意如果模型中包含 batch normalization 层,使用梯度累加会对性能有一定影响。 + +- 梯度检查点 + + 梯度检查点是一种以时间换空间的方法,通过减少保存的激活值来压缩模型占用空间,但是在计算梯度时必须重新计算没有存储的激活值。在 torch.utils.checkpoint 包中已经实现了对应功能。简要实现过程是:在前向阶段传递到 checkpoint 中的 forward 函数会以 `torch.no_grad` 模式运行,并且仅仅保存输入参数和 forward 函数,在反向阶段重新计算其 forward 输出值。 + +- 大模型训练技术 + + 最近的研究表明大型模型训练将有利于提高模型质量,但是训练如此大的模型需要巨大的资源,单卡显存已经越来越难以满足存放整个模型,因此诞生了大模型训练技术,典型的如 [DeepSpeed ZeRO](https://www.deepspeed.ai/tutorials/zero/#zero-overview) 和 FairScale 的[完全分片数据并行](https://pytorch.org/blog/introducing-pytorch-fully-sharded-data-parallel-api/)(Fully Sharded Data Parallel, FSDP)技术,其允许在数据并行进程之间分片模型的参数、梯度和优化器状态,并同时仍然保持数据并行的简单性。 + +MMEngine 目前支持`梯度累加`和`大模型训练 FSDP 技术 `。下面说明其用法。 + +## 梯度累加 + +配置写法如下所示: + +```python +optim_wrapper_cfg = dict( + type='OptimWrapper', + optimizer=dict(type='SGD', lr=0.001, momentum=0.9), + # 累加 4 次参数更新一次 + accumulative_counts=4) +``` + +配合 Runner 使用的完整例子如下: + +```python +import torch +import torch.nn as nn +from torch.utils.data import DataLoader +from mmengine.runner import Runner +from mmengine.model import BaseModel + +train_dataset = [(torch.ones(1, 1), torch.ones(1, 1))] * 50 +train_dataloader = DataLoader(train_dataset, batch_size=2) + + +class ToyModel(BaseModel): + def __init__(self) -> None: + super().__init__() + self.linear = nn.Linear(1, 1) + + def forward(self, img, label, mode): + feat = self.linear(img) + loss1 = (feat - label).pow(2) + loss2 = (feat - label).abs() + return dict(loss1=loss1, loss2=loss2) + + +runner = Runner( + model=ToyModel(), + work_dir='tmp_dir', + train_dataloader=train_dataloader, + train_cfg=dict(by_epoch=True, max_epochs=1), + optim_wrapper=dict(optimizer=dict(type='SGD', lr=0.01), + accumulative_counts=4) +) +runner.train() +``` + +## 大模型训练 + +PyTorch 1.11 中已经原生支持了 FSDP 技术。配置写法如下所示: + +```python +# 位于 cfg 配置文件中 +model_wrapper_cfg=dict(type='MMFullyShardedDataParallel', cpu_offload=True) +``` + +配合 Runner 使用的完整例子如下: + +```python +import torch +import torch.nn as nn +from torch.utils.data import DataLoader +from mmengine.runner import Runner +from mmengine.model import BaseModel + +train_dataset = [(torch.ones(1, 1), torch.ones(1, 1))] * 50 +train_dataloader = DataLoader(train_dataset, batch_size=2) + + +class ToyModel(BaseModel): + def __init__(self) -> None: + super().__init__() + self.linear = nn.Linear(1, 1) + + def forward(self, img, label, mode): + feat = self.linear(img) + loss1 = (feat - label).pow(2) + loss2 = (feat - label).abs() + return dict(loss1=loss1, loss2=loss2) + + +runner = Runner( + model=ToyModel(), + work_dir='tmp_dir', + train_dataloader=train_dataloader, + train_cfg=dict(by_epoch=True, max_epochs=1), + optim_wrapper=dict(optimizer=dict(type='SGD', lr=0.01)), + cfg=dict(model_wrapper_cfg=dict(type='MMFullyShardedDataParallel', cpu_offload=True)) +) +runner.train() +``` + +注意必须在分布式训练环境中 FSDP 才能生效。