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Pytorch DataLoader中的num_workers (选择最合适的num_workers值)

堇禤 2023-06-29 原文

一、概念

num_workers是Dataloader的概念，默认值是0。是告诉DataLoader实例要使用多少个子进程进行数据加载(和CPU有关，和GPU无关)
如果num_worker设为0，意味着每一轮迭代时，dataloader不再有自主加载数据到RAM这一步骤（因为没有worker了），而是在RAM中找batch，找不到时再加载相应的batch。缺点当然是速度慢。

当num_worker不为0时，每轮到dataloader加载数据时，dataloader一次性创建num_worker个worker，并用batch_sampler将指定batch分配给指定worker，worker将它负责的batch加载进RAM。

num_worker设置得大，好处是寻batch速度快，因为下一轮迭代的batch很可能在上一轮/上上一轮…迭代时已经加载好了。坏处是内存开销大，也加重了CPU负担（worker加载数据到RAM的进程是CPU复制的嘛）。num_workers的经验设置值是自己电脑/服务器的CPU核心数，如果CPU很强、RAM也很充足，就可以设置得更大些。

num_worker小了的情况，主进程采集完最后一个worker的batch。此时需要回去采集第一个worker产生的第二个batch。如果该worker此时没有采集完，主线程会卡在这里等。（这种情况出现在，num_works数量少或者batchsize
比较小，显卡很快就计算完了，CPU对GPU供不应求。）

即，num_workers的值和模型训练快慢有关，和训练出的模型的performance无关

Detectron2的num_workers默认是4

二、选择最合适的num_workers值

最合适的num_works值与数据集有关
最好是跑代码之前先用这段script跑一下，选择最合适的num_workers值

from time import time
import multiprocessing as mp
import torch
import torchvision
from torchvision import transforms
 
 
transform = transforms.Compose([
    torchvision.transforms.ToTensor(),
    torchvision.transforms.Normalize((0.1307,), (0.3081,))
])
 
trainset = torchvision.datasets.MNIST(
    root='dataset/',
    train=True,  #如果为True，从 training.pt 创建数据，否则从 test.pt 创建数据。
    download=True, #如果为true，则从 Internet 下载数据集并将其放在根目录中。 如果已下载数据集，则不会再次下载。
    transform=transform
)
 
print(f"num of CPU: {mp.cpu_count()}")
for num_workers in range(2, mp.cpu_count(), 2):  
    train_loader = torch.utils.data.DataLoader(trainset, shuffle=True, num_workers=num_workers, batch_size=64, pin_memory=True)
    start = time()
    for epoch in range(1, 3):
        for i, data in enumerate(train_loader, 0):
            pass
    end = time()
    print("Finish with:{} second, num_workers={}".format(end - start, num_workers))


可以看到，这个服务器24个CPU, 最合适的num_workers值是14

三、可能出现的问题


linux系统中可以使用多个子进程加载数据，windows系统里是不可以的，可以发现报错时产生在DataLoader文件中的。我们找到自己调用DataLoader的文件中num_workers的设置，设置为0或者采用默认为0的设置。

num_workersworkersspanclasstokenpytorch深度学习人工智能

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