Python Pytorch gpu 分析環(huán)境配置
Pytorch是目前最火的深度學(xué)習(xí)框架之一,另一個(gè)是TensorFlow。不過(guò)我之前一直用到是CPU版本,幾個(gè)月前買(mǎi)了一臺(tái)3070Ti的筆記本(是的,我在40系顯卡出來(lái)的時(shí)候,買(mǎi)了30系,這確實(shí)一言難盡),同時(shí)我也有一臺(tái)M1芯片Macbook Pro,目前也支持了pytorch的GPU加速,所以我就想著,在這兩個(gè)電腦上裝個(gè)Pytorch,淺度學(xué)習(xí)深度學(xué)習(xí)。
Apple silicon
首先是M1芯片,這個(gè)就特別簡(jiǎn)單了。先裝一個(gè)conda,只不過(guò)是內(nèi)置mamba包管理器,添加conda-forge頻道,arm64版本。
# 下載 wget https://github.com/conda-forge/miniforge/releases/latest/download/Mambaforge-MacOSX-arm64.sh # 安裝 bash Mambaforge-MacOSX-arm64.sh
然后我們用mamba創(chuàng)建一個(gè)環(huán)境,用的是開(kāi)發(fā)版的pytorch,所以頻道指定pytorch-nightly
mamba create -n pytorch \ jupyterlab jupyterhub pytorch torchvision torchaudio -c pytorch-nightly
最后,用conda activate pytorch
,然后測(cè)試是否正確識(shí)別到GPU
import torch torch.has_mps # True # 配置device device = torch.device("mps")
參考資料: https://developer.apple.com/metal/pytorch/
Windows NVIDIA
首先,需要確保你的電腦安裝的是NVIDIA的顯卡,以及有了相應(yīng)的CUDA驅(qū)動(dòng)。
CUDA的顯卡架構(gòu)要求: https://docs.nvidia.com/deeplearning/cudnn/support-matrix/index.html
新一代的電腦上基本都自帶CUDA驅(qū)動(dòng)??梢酝ㄟ^(guò)打開(kāi)NVIDIA控制面板的系統(tǒng)信息
在組件中查看你已經(jīng)安裝的CUDA驅(qū)動(dòng),例如我的是11.7.89 。
也可以通過(guò)命令行的方式查看,
接下來(lái),我們來(lái)安裝pytorch。同樣也是推薦conda的方法,我們先從清華鏡像源中下載Miniconda。
選擇Windows的安裝包
安裝完之后,我們就可以通過(guò)Anaconda Prompt進(jìn)入命令行,根據(jù)pytorch網(wǎng)站上的推薦進(jìn)行安裝。
但是有一點(diǎn)不同,為了避免環(huán)境沖突,最好是單獨(dú)創(chuàng)建一個(gè)環(huán)境,所以代碼如下
conda create -n pytorch pytorch torchvision torchaudio pytorch-cuda=11.7 -c pytorch -c nvidia
接著用 conda activate pytorch
啟動(dòng)環(huán)境,然后在python環(huán)境中測(cè)試
import torch torch.has_cuda # True
幾個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題(至少我在寫(xiě)文章想到的問(wèn)題):
Q: 使用conda和pip安裝的區(qū)別是什么?
A: conda是pytorch官方推薦的安裝方式,因?yàn)閏onda會(huì)一并幫你裝好pytorch運(yùn)行所需要的CUDA驅(qū)動(dòng)和相關(guān)工具集。這意味著為conda所占用的空間會(huì)更多一些。
Q: 可以在非常老的硬件上安裝最新的pytorch嗎?
A: 我覺(jué)得這個(gè)跟裝游戲類(lèi)似,你雖然能裝上游戲,但是不滿(mǎn)足游戲的最低配置需求,照樣跑不動(dòng)。
Q: 電腦上必須要安裝CUDA驅(qū)動(dòng)和安裝CUDA toolkit嗎?
A: 其實(shí)我個(gè)人不是很確定如何回答,如下是我目前的一些見(jiàn)解。如果你用的conda,那么他會(huì)幫你解決一些依賴(lài)問(wèn)題。如果你是用pip,那么就需要你自己動(dòng)手配置。其中,CUDA驅(qū)動(dòng)是必須要安裝的,因?yàn)镃UDA驅(qū)動(dòng)負(fù)責(zé)將GPU硬件與計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)相連接,不裝驅(qū)動(dòng),操作系統(tǒng)就不識(shí)別CUDA核心,相當(dāng)你沒(méi)裝NVIDIA顯卡。而CUDA toolkit是方便我們調(diào)用CUDA核心的各種開(kāi)發(fā)工具集合,你裝CUDA toolkit的同時(shí)會(huì)配套安裝CUDA驅(qū)動(dòng)。除非你要做底層開(kāi)發(fā),或者你需要從源碼編譯一個(gè)pytorch,否則我們大可不裝CUDA toolkit。
Q: 如果我電腦上的CUDA驅(qū)動(dòng)版本比較舊怎么辦?或者說(shuō)我CUDA的驅(qū)動(dòng)版本是11.7,但是我安裝了cuda=11.8的pytorch,或者版本不一樣的pytorch會(huì)怎么樣?
A: 我們?cè)诎惭bcuda=11.7的pytorch,本質(zhì)上安裝的是在CUDA Toolkit版本為11.7環(huán)境下編譯好的pytorch版本。當(dāng)cuda版本之間的差異不是特別的大,或者說(shuō)不是破壞性的升級(jí)的情況下,那么理論上也是能運(yùn)行的。
手寫(xiě)數(shù)據(jù)性能測(cè)試
下面用的是GPT3.5給我提供一段手寫(xiě)字識(shí)別(MNIST)案例代碼,用來(lái)測(cè)試不同的平臺(tái)的速度。
import torch import torchvision import torchvision.transforms as transforms # 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式并且加載數(shù)據(jù) transform = transforms.Compose( [transforms.ToTensor(), transforms.Normalize((0.5,), (0.5,))]) trainset = torchvision.datasets.MNIST(root='./data', train=True, download=True, transform=transform) trainloader = torch.utils.data.DataLoader(trainset, batch_size=64, shuffle=True, num_workers=2) testset = torchvision.datasets.MNIST(root='./data', train=False, download=False, transform=transform) testloader = torch.utils.data.DataLoader(testset, batch_size=64, shuffle=False, num_workers=2) # 定義網(wǎng)絡(luò)模型 class Net(torch.nn.Module): def __init__(self): super(Net, self).__init__() self.conv1 = torch.nn.Conv2d(1, 6, 5) self.pool = torch.nn.MaxPool2d(2, 2) self.conv2 = torch.nn.Conv2d(6, 16, 5) self.fc1 = torch.nn.Linear(16 * 4 * 4, 120) self.fc2 = torch.nn.Linear(120, 84) self.fc3 = torch.nn.Linear(84, 10) def forward(self, x): x = self.pool(torch.nn.functional.relu(self.conv1(x))) x = self.pool(torch.nn.functional.relu(self.conv2(x))) x = x.view(-1, 16 * 4 * 4) x = torch.nn.functional.relu(self.fc1(x)) x = torch.nn.functional.relu(self.fc2(x)) x = self.fc3(x) return x net = Net() # 這里的代碼比較隨意,就是用哪個(gè)平臺(tái)運(yùn)行哪個(gè) # CPU device = torch.device("cpu") # CUDA device = torch.device("cuda:0") # MPS device = torch.device("mps") net.to(device) # 定義損失函數(shù)和優(yōu)化器 criterion = torch.nn.CrossEntropyLoss() optimizer = torch.optim.SGD(net.parameters(), lr=0.001, momentum=0.9) # 訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò) import time start_time = time.time() # 記錄開(kāi)始時(shí)間 for epoch in range(10): # 進(jìn)行10次迭代訓(xùn)練 running_loss = 0.0 for i, data in enumerate(trainloader, 0): inputs, labels = data[0].to(device), data[1].to(device) optimizer.zero_grad() outputs = net(inputs) loss = criterion(outputs, labels) loss.backward() optimizer.step() running_loss += loss.item() if i % 100 == 99: print('[%d, %5d] loss: %.3f' % (epoch + 1, i + 1, running_loss / 100)) running_loss = 0.0 end_time = time.time() # 記錄結(jié)束時(shí)間 training_time = end_time - start_time # 計(jì)算訓(xùn)練時(shí)間 print('Training took %.2f seconds.' % training_time) print('Finished Training') # 測(cè)試網(wǎng)絡(luò) correct = 0 total = 0 with torch.no_grad(): for data in testloader: images, labels = data[0].to(device), data[1].to(device) outputs = net(images) _, predicted = torch.max(outputs.data, 1) total += labels.size(0) correct += (predicted == labels).sum().item() print('Accuracy of the network on the 10000 test images: %d %%' % ( ))
最后統(tǒng)計(jì)下來(lái)的結(jié)果為
Windows平臺(tái)
- 3070Ti Training took 45.02 seconds.
- i9 12900H Training took CPU 75.65
Mac平臺(tái)
- M1 Max Training took 50.79 seconds.
- M1 MAX CPU Training took 109.61 seconds.
總體上來(lái)說(shuō),GPU加速很明顯,無(wú)論是mac還是Windows。其次是GPU加速效果對(duì)比,M1 max芯片比3070Ti差個(gè)10%?。
不過(guò)目前測(cè)試都是小數(shù)據(jù)集,等我學(xué)一段時(shí)間,試試大數(shù)據(jù)集的效果。
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