Pytorch有什么节省内存（显存）的小技巧？

zenRRan

发布于 2019-10-28 17:32:43

2.1K0

发布于 2019-10-28 17:32:43

文章被收录于专栏：深度学习自然语言处理深度学习自然语言处理

编辑：忆臻

https://www.zhihu.com/question/341336919

本文仅作为学术分享，如果侵权，会删文处理

来自：机器学习算法与自然语言处理

Pytorch有什么节省内存（显存）的小技巧？

作者：Lyken https://www.zhihu.com/question/274635237/answer/755102181

咦，大家都没看过陈天奇的 Training Deep Nets with Sublinear Memory Cost 吗？

训练 CNN 时，Memory 主要的开销来自于储存用于计算 backward 的 activation，一般的 workflow 是这样的

对于一个长度为 N 的 CNN，需要 O(N) 的内存。这篇论文给出了一个思路，每隔 sqrt(N) 个 node 存一个 activation，中需要的时候再算，这样显存就从 O(N) 降到了 O(sqrt(N))。

对于越深的模型，这个方法省的显存就越多，且速度不会明显变慢。

PyTorch 我实现了一版，有兴趣的同学可以来试试 https://github.com/Lyken17/pyto

作者：郑哲东 https://www.zhihu.com/question/274635237/answer/573633662

在不修改网络结构的情况下, 有如下操作：

同意 Jiaming , 尽可能使用inplace操作，比如relu 可以使用 inplace=True 。一个简单的使用方法，如下：

def inplace_relu(m):
    classname = m.__class__.__name__
    if classname.find('ReLU') != -1:
        m.inplace=True
model.apply(inplace_relu)

2.进一步，比如ResNet 和 DenseNet 可以将 batchnorm 和relu打包成inplace，在bp时再重新计算。使用到了pytorch新的checkpoint特性，有以下两个代码。由于需要重新计算bn后的结果，所以会慢一些。

gpleiss/efficient_densenet_pytorch
mapillary/inplace_abn

3. 每次循环结束时删除 loss，可以节约很少显存，但聊胜于无。可见如下issue

Tensor to Variable and memory freeing best practices

4. 使用float16精度混合计算。我用过

NVIDIA英伟达

apex，很好用，可以节约将近50%的显存，但是要小心一些不安全的操作如 mean和sum，溢出fp16。

NVIDIA/apex

补充：最近我也尝试在我CVPR19的GAN模型中加入fp16的训练，可以从15G的显存需求降到约10G，这样大多数1080Ti等较为常见的显卡就可以训练了。欢迎大家star一波 https://github.com/NVlabs/DG-Net

5. 对于不需要bp的forward，如validation 请使用 torch.no_grad , 注意model.eval() 不等于 torch.no_grad() 请看如下讨论。

'model.eval()' vs 'with torch.no_grad()'

6. torch.cuda.empty_cache() 这是del的进阶版，使用nvidia-smi 会发现显存有明显的变化。但是训练时最大的显存占用似乎没变。大家可以试试。

How can we release GPU memory cache?

另外，会影响精度的骚操作还有:

把一个batchsize=64分为两个32的batch，两次forward以后，backward一次。但会影响 batchnorm等和batchsize相关的层。

作者：GaryLIU https://www.zhihu.com/question/274635237/answer/574193034

一般呢，神经网络显存的占用可以简单分为这三部分：

网络模型自身参数占用的显存。
模型计算时（包括forward/backward/optimizer）所产生的中间变量或参数也有占用显存。
编程框架自身一些额外的开销。

依据个人一些小经验，改变网络结构和不改变其结构的节省显存的方法有：

减小Batch-size（这哪门子算trick，哈哈，- -！）
出自https://oldpan.me/archives/how-to-use-memory-pytorch，牺牲计算速度减少显存用量，将计算过程分为两半，先计算一半模型的结果，保存中间结果再计算后面一半的模型。如下

# 输入
input = torch.rand(1, 10)
# 假设我们有一个非常深的网络
layers = [nn.Linear(10, 10) for _ in range(1000)]
model = nn.Sequential(*layers)
output = model(input)

### 可进行如下更改
# 首先设置输入的input=>requires_grad=True
# 如果不设置可能会导致得到的gradient为0
input = torch.rand(1, 10, requires_grad=True)
layers = [nn.Linear(10, 10) for _ in range(1000)]


# 定义要计算的层函数，可以看到我们定义了两个
# 一个计算前500个层，另一个计算后500个层
def run_first_half(*args):
    x = args[0]
    for layer in layers[:500]:
        x = layer(x)
    return x

def run_second_half(*args):
    x = args[0]
    for layer in layers[500:-1]:
        x = layer(x)
    return x

# 我们引入新加的checkpoint
from torch.utils.checkpoint import checkpoint

x = checkpoint(run_first_half, input)
x = checkpoint(run_second_half, x)
# 最后一层单独调出来执行
x = layers[-1](x)
x.sum.backward()  # 这样就可以了