TensorFlow/Keras 多线程模型拟合

Posted 2023-02-16

【中文标题】TensorFlow/Keras 多线程模型拟合

【英文标题】：TensorFlow/Keras multi-threaded model fitting

【发布时间】：2017-07-08 10:36:08

【问题描述】：

我正在尝试使用多个线程（和 tensorflow 后端）训练具有不同参数值的多个 keras 模型。我已经看到了一些在多个线程中使用相同模型的示例，但在这种特殊情况下，我遇到了关于冲突图等的各种错误。这是我希望能够做的一个简单示例：

from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor
import numpy as np
import tensorflow as tf
from keras import backend as K
from keras.layers import Dense
from keras.models import Sequential


sess = tf.Session()


def example_model(size):
    model = Sequential()
    model.add(Dense(size, input_shape=(5,)))
    model.add(Dense(1))
    model.compile(optimizer='sgd', loss='mse')
    return model


if __name__ == '__main__':
    K.set_session(sess)
    X = np.random.random((10, 5))
    y = np.random.random((10, 1))
    models = [example_model(i) for i in range(5, 10)]

    e = ThreadPoolExecutor(4)
    res_list = [e.submit(model.fit, X, y) for model in models]

    for res in res_list:
        print(res.result())

产生的错误是ValueError: Tensor("Variable:0", shape=(5, 5), dtype=float32_ref) must be from the same graph as Tensor("Variable_2/read:0", shape=(), dtype=float32).。我也尝试过在线程中初始化模型，这会导致类似的失败。

对解决此问题的最佳方法有什么想法吗？我完全不依赖这个确切的结构，但我更喜欢能够使用多个线程而不是进程，因此所有模型都在相同的 GPU 内存分配中进行训练。

【参考方案1】：

Tensorflow Graphs 不是线程安全的（请参阅https://www.tensorflow.org/api_docs/python/tf/Graph），当您创建新的 Tensorflow Session 时，它默认使用默认图。

您可以通过在并行函数中使用新图创建新会话并在那里构建 keras 模型来解决此问题。

这里有一些代码可以在每个可用的 gpu 上并行创建和拟合模型：

import concurrent.futures
import numpy as np

import keras.backend as K
from keras.layers import Dense
from keras.models import Sequential

import tensorflow as tf
from tensorflow.python.client import device_lib

def get_available_gpus():
    local_device_protos = device_lib.list_local_devices()
    return [x.name for x in local_device_protos if x.device_type == 'GPU']

xdata = np.random.randn(100, 8)
ytrue = np.random.randint(0, 2, 100)

def fit(gpu):
    with tf.Session(graph=tf.Graph()) as sess:
        K.set_session(sess)
        with tf.device(gpu):
            model = Sequential()
            model.add(Dense(12, input_dim=8, activation='relu'))
            model.add(Dense(8, activation='relu'))
            model.add(Dense(1, activation='sigmoid'))

            model.compile(loss='binary_crossentropy', optimizer='adam')
            model.fit(xdata, ytrue, verbose=0)

            return model.evaluate(xdata, ytrue, verbose=0)

gpus = get_available_gpus()
with concurrent.futures.ThreadPoolExecutor(len(gpus)) as executor:
    results = [x for x in executor.map(fit, gpus)]
print('results: ', results)

【讨论】：

这解决了我的问题，我有两个模型在一个进程中运行，它总是向我显示 ValueError: Fetch 参数不能被解释为张量。 （Tensor Tensor("input:0", shape=(2, 2), dtype=float32_ref) 不是这个图的元素。）

只是想补充一点，根据模型是否使用没有 GPU 实现的 tensorflow 操作，有时需要在会话中允许软放置。这可以通过 tf.Session(config=tf.ConfigProto(allow_soft_placement=True), graph=tf.Graph()) 来完成更多细节github.com/keras-team/keras/issues/1602#issuecomment-193369220