# 框架类FAQ


## 数据处理

##### 问题：如何在训练过程中高效读取数量很大的数据集？

+ 答复：当训练时使用的数据集数据量较大或者预处理逻辑复杂时，如果串行地进行数据读取，数据读取往往会成为训练效率的瓶颈。这种情况下通常需要利用多线程或者多进程的方法异步地进行数据载入，从而提高数据读取和整体训练效率。

paddle1.8中推荐使用两个异步数据加载的API：

1. DataLoader.from_generator，有限的异步加载

该API提供了单线程和单进程的异步加载支持。但由于线程和进程数目不可配置，所以异步加速能力是有限的，适用于数据读取负载适中的场景。

具体使用方法及示例请参考API文档：[fluid.io.DataLoader.from_generator](https://www.paddlepaddle.org.cn/documentation/docs/zh/api_cn/io_cn/DataLoader_cn.html#id1)。

2. DataLoader，灵活的异步加载

该API提供了多进程的异步加载支持，也是paddle后续主推的数据读取方式。用户可通过配置num_workers指定异步加载数据的进程数目从而满足不同规模数据集的读取需求。

具体使用方法及示例请参考API文档：[fluid.io.DataLLoader](https://www.paddlepaddle.org.cn/documentation/docs/en/api/io/DataLoader.html#dataloader)

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##### 问题：使用多卡进行并行训练时，如何配置DataLoader进行异步数据读取？

+ 答复：paddle1.8中多卡训练时设置异步读取和单卡场景并无太大差别，动态图模式下，由于目前仅支持多进程多卡，每个进程将仅使用一个设备，比如一张GPU卡，这种情况下，与单卡训练无异，只需要确保每个进程使用的是正确的卡即可。

具体示例请参考飞桨API [fluid.io.DataLoader.from_generator](https://www.paddlepaddle.org.cn/documentation/docs/zh/api_cn/io_cn/DataLoader_cn.html#id1) 和 [fluid.io.DataLLoader](https://www.paddlepaddle.org.cn/documentation/docs/en/api/io/DataLoader.html#dataloader) 中的示例。

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##### 问题：在动态图使用`paddle.dataset.mnist.train()`获得数据后，如何转换为可操作的Tensor？

+ 答复：调用`fluid.dygraph.to_varibale(data)`，即可将data数据转化为可以操作的动态图Tensor。

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##### 问题：如何给图片添加一个通道数，并进行训练？

+ 答复：如果是在进入paddle计算流程之前，数据仍然是numpy.array的形式，使用numpy接口`numpy.expand_dims`为图片数据增加维度后，再通过`numpy.reshape`进行操作即可，具体使用方法可查阅numpy的官方文档。

如果是希望在模型训练或预测流程中完成通道的操作，可以使用paddle对应的API [paddle.fluid.layers.unsqueeze](https://www.paddlepaddle.org.cn/documentation/docs/zh/api_cn/layers_cn/unsqueeze_cn.html#unsqueeze) 和 [paddle.fluid.layers.reshape](https://www.paddlepaddle.org.cn/documentation/docs/zh/api_cn/layers_cn/reshape_cn.html#reshape)。

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##### 问题：有拓展Tensor维度的Op吗？

+ 答复：有，请参考API [paddle.fluid.layers.unsqueeze](https://www.paddlepaddle.org.cn/documentation/docs/zh/api_cn/layers_cn/unsqueeze_cn.html)。

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##### 问题：如何从numpy.array生成一个具有shape和dtype的Tensor?

+ 答复：在动态图模式下，可以参考如下示例：

```
import paddle.fluid as fluid

with fluid.dygraph.guard(fluid.CPUPlace()):
    x = np.ones([2, 2], np.float32)
    y = fluid.dygraph.to_variable(x)
```

具体请参考API [paddle.fluid.dygraph.to_variable](https://www.paddlepaddle.org.cn/documentation/docs/zh/api_cn/dygraph_cn/to_variable_cn.html#to-variable)

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##### 问题：如何初始化一个随机数的Tensor？

+ 答复：使用`numpy.random`生成随机的numpy.array，再参考上一个问题中的示例创建随机数Tensor即可。


## 模型搭建

##### 问题：如何不训练某层的权重？

+ 答复：在`ParamAttr`里设置learning_rate=0。

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##### 问题：`stop_gradient=True`的影响范围？

+ 答复：如果fluid里某一层使用`stop_gradient=True`，那么这一层之前的层都会自动 `stop_gradient=True`，梯度不再回传。

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##### 问题：请问`fluid.layers.matmul`和`fluid.layers.mul`有什么区别？

+ 答复：`matmul`支持broadcast和任意阶相乘。`mul`会把输入都转成两维去做矩阵乘。

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## 模型训练&评估

##### 问题：在CPU上进行模型训练，如何使用多线程？

+ 答复：可以参考使用[ParallelExecutor API](https://www.paddlepaddle.org.cn/documentation/docs/zh/1.3/api_cn/fluid_cn.html#parallelexecutor)。

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##### 问题：如何提高单CPU多线程利用率？

+ 答复：线程数是设备同时并行执行程序的个数，可以将线程数设置为“CPU的个数*CPU的核数”。可以通过

`os.getenv("CPU_NUM")`或者`os.environ['CPU_NUM'] = str(2)`获取相关参数值。

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##### 问题：使用NVIDIA多卡运行Paddle时报错，`Error：NCCL ContextMap`或者`Error：hang住`（log日志打印突然卡住），如何解决？

+ 答复：参考[NCCL Tests](https://github.com/NVIDIA/nccl-tests)检测您的环境。如果检测不通过，请登录[NCCL官网](https://developer.nvidia.com/zh-cn)下载NCCl，安装后重新检测。

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##### 问题：多卡训练时启动失败，`Error：Out of all 4 Trainers`，如何处理？

+ 问题描述：多卡训练时启动失败，显示如下信息：

![图片](https://agroup-bos-bj.cdn.bcebos.com/bj-13d1b5df218cb40b0243d13450ab667f34aee2f7)

+ 报错分析：PaddlePaddle安装版本和多卡训练不匹配导致。

+ 解决方法：排查当前安装的PaddlePaddle是否支持并行训练。如果是开发者编译的Paddle，请在编译时打开 `WITH_DISTRIBUTE`选项。

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##### 问题：训练过程中提示显存不足，如何处理？

+ 答复：这是一种常见情况，你可以尝试调整`batch_size`大小，也可以更改网络模型，或者参考官方文档[显存分配与优化](https://www.paddlepaddle.org.cn/documentation/docs/zh/1.5/advanced_usage/best_practice/memory_optimize.html) 。建议用户使用[AI Studio 学习与 实训社区训练](https://aistudio.baidu.com/aistudio/index)，获取免费GPU算力，速度更快。

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##### 问题：GPU显存占用过高，如何解决？

+ 答复：建议调整 `FLAGS_fraction_of_gpu_memory_to_use` ，并检查`batch_size` 。通过设置较小的`batch_size`能降低显存消耗；`FLAGS_fraction_of_gpu_memory_to_use`默认值为 =0.92, 当申请不到需要的显存时会直接报内存不足。如遇到此情况，可以先检查一下GPU卡是否被占用，再设置较小的值，以启动程序。

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##### 问题：GPU内存不足，报错 `Error：Out of memory error GPU`，如何处理？

+ 问题描述：

![图片](https://agroup-bos-bj.cdn.bcebos.com/bj-3cbc8370534cb998f321af9b32aa2859403d9c9d)

+ 解决方案：

  1. 检查是当前模型是否占用内存过高，可尝试减小`batch_size` ；
  2. 开启以下三个选项：
     `#一旦不再使用即释放内存垃圾，=1.0 垃圾占用内存大小达到10G时，释放内存垃圾`
     `export FLAGS_eager_delete_tensor_gb=0.0`
     `#启用快速垃圾回收策略，不等待cuda kernel 结束，直接释放显存`
     `export FLAGS_fast_eager_deletion_mode=1`
     `#该环境变量设置只占用0%的显存`
     `export FLAGS_fraction_of_gpu_memory_to_use=0`

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##### 问题：如何提升模型训练时的GPU利用率？

+ 答复：有如下两点建议：

  1. 如果数据预处理耗时较长，可使用py_Reader 或 multiprocess_reader加速；

  2. 如果提高GPU计算量，可以增加`batch_size`，但是注意调节其他超参数。

  以上两点均为比较通用的方案，其他的优化方案和模型相关，可参考相应models示例。

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##### 问题：使用CPU或GPU时，如何设置`num_threds`？

+ 答复：

  1. 如果是CPU，最大可以设置到当前CPU的内核数。
  2. 如果是GPU，受显卡多处理器的寄存器数目限制，例如GeForce 8800GT的显卡，最多8192个寄存器。假设每个线程需要的寄存器等于16，则最多只有512个线程。再高的线程将会将数据切换的显卡显存，反而降低执行效率。

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##### 问题：如何处理变长ID导致程序内存占用过大的问题？

+ 答复：请先参考[显存分配与优化文档](https://www.paddlepaddle.org.cn/documentation/docs/zh/1.5/advanced_usage/best_practice/memory_optimize.html) 开启存储优化开关，包括显存垃圾及时回收和Op内部的输出复用输入等。若存储空间仍然不够，建议：

  1. 降低`batch_size`；
  2. 对index进行排序，减少padding的数量。

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##### 问题：Executor与ParallelExecutor有什么区别？

+ 答复：如果没有指定Scope，所有的Executor都会共享一个Scope，即`global_scope`。

1. `fluid.Executor`执行对象是Program，可以认为是一个轻量级的执行器，目前主要用于参数初始化、参数加载、参数模型保存。

2. `fluid.ParallelExecutor`的执行对象是Graph，ParallelExecutor内部会将Program转为Graph，这样更便于对模型进行分析。

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##### 问题：训练过程中如果出现不收敛的情况，如何处理？

+ 答复：不收敛的原因有很多，可以参考如下方式排查：

  1. 检查数据集中训练数据的准确率，数据是否有很多错误，特征是否归一化；
  2. 简化网络结构，先基于benchmark实验，确保在baseline网络结构和数据集上的收敛结果正确；
  3. 对于复杂的网络，每次只增加一个改动，确保改动后的网络正确；
  4. 检查网络在训练数据上的Loss是否下降；
  5. 检查学习率、优化算法是否合适，学习率过大会导致不收敛；
  6. 检查`batch_size`设置是否合适，`batch_size`过小会导致不收敛；
  7. 检查梯度计算是否正确，是否有梯度过大的情况，是否为NaN。

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##### 问题：Loss为NaN，如何处理？

+ 答复：可能由于网络的设计问题，Loss过大（Loss为NaN）会导致梯度爆炸。如果没有改网络结构，但是出现了NaN，可能是数据读取导致，比如标签对应关系错误。

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##### 问题：在AI Studio上使用GPU训练时报错 `Attempt to use GPU for prediction, but environment variable CUDA_VISIBLE_DEVICES was not set correctly.`，如何处理？

+ 答复：需要在Notebook环境中增加：`%set_env CUDA_VISIBLE_DEVICES=0`。

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##### 问题：使用GPU训练时报错，`Error：incompatible constructor arguments.`，如何处理？

+ 问题描述：
  ![图片](https://agroup-bos-bj.cdn.bcebos.com/bj-3779aa5b33dbe1f05ba2bfeabb2d22d4270d1929)

+ 报错分析：`CUDAPlace()`接口没有指定GPU的ID编号导致。

+ 答复：CUDAPlace()接口需要指定GPU的ID编号，接口使用方法参见：[paddle.fluid.CUDAPlace](https://www.paddlepaddle.org.cn/documentation/docs/zh/api_cn/fluid_cn/CUDAPlace_cn.html)。

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##### 问题：增量训练中，如何保存模型和恢复训练？

+ 答复：在增量训练过程中，不仅需要保存模型的参数，也需要保存模型训练的状态（如learning_rate）。使用[save_persistables](https://www.paddlepaddle.org.cn/documentation/docs/zh/1.5/api_cn/dygraph_cn.html#save-persistables)保存模型训练的参数和状态；恢复训练时，使用[load_persistables](https://www.paddlepaddle.org.cn/documentation/docs/zh/1.5/api_cn/dygraph_cn.html#load-persistables)进行恢复训练。

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##### 问题：训练后的模型很大，如何压缩？

+ 答复：建议您使用飞桨模型压缩工具[PaddleSlim](https://www.paddlepaddle.org.cn/tutorials/projectdetail/489539)。PaddleSlim是飞桨开源的模型压缩工具库，包含模型剪裁、定点量化、知识蒸馏、超参搜索和模型结构搜索等一系列模型压缩策略，专注于**模型小型化技术**。

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## 应用预测

##### 问题：load_inference_model在加载预测模型时能否用py_reader读取？

+ 答复：目前`load_inference_model`加载进行的模型还不支持py_reader输入。

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## 参数调整

##### 问题：如何将本地数据传入`fluid.dygraph.Embedding`的参数矩阵中？

+ 答复：需将本地词典向量读取为NumPy数据格式，然后使用`fluid.initializer.NumpyArrayInitializer`这个op初始化`fluid.dygraph.Embedding`里的`param_attr`参数，即可实现加载用户自定义（或预训练）的Embedding向量。

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##### 问题：如何实现网络层中多个feature间共享该层的向量权重？

+ 答复：将所有网络层中`param_attr`参数里的`name`设置为同一个，即可实现共享向量权重。如使用embedding层时，可以设置`param_attr=fluid.ParamAttr(name="word_embedding")`，然后把param_attr传入embedding中。

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##### 问题：如何修改全连接层参数，如：weights、bias、optimizer.SGD？

+ 答复：可以通过`param_attr`设置参数的属性，`fluid.ParamAttr( initializer=fluid.initializer.Normal(0.0, 0.02), learning_rate=2.0)`，如果`learning_rate`设置为0，该层就不参与训练。手动输入参数也可以实现，但是会比较麻烦。

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##### 问题：使用optimizer或ParamAttr设置的正则化和学习率，二者什么差异？

+ 答复：ParamAttr中定义的`regularizer`优先级更高。若ParamAttr中定义了`regularizer`，则忽略Optimizer中的`regularizer`；否则，则使用Optimizer中的`regularizer`。学习率的设置也可以参考此方式。

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##### 问题：如何导出指定层的权重，如导出最后一层的*weights*和*bias*？

+ 答复：使用`save_vars`保存指定的vars，然后使用`load_vars`加载对应层的参数值。具体示例请见API文档：[load_vars](https://www.paddlepaddle.org.cn/documentation/docs/zh/api_cn/io_cn/load_vars_cn.html#load-vars) 和 [save_vars](https://www.paddlepaddle.org.cn/documentation/docs/zh/api_cn/io_cn/save_vars_cn.html#save-vars) 。

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##### 问题：训练过程中如何固定网络和Batch Normalization（BN）？

+ 答复：

1. 对于固定BN：设置 `use_global_stats=True`，使用已加载的全局均值和方差：`global mean/variance`，具体内容可查看官网文档[BatchNorm](https://www.paddlepaddle.org.cn/documentation/docs/zh/api_cn/dygraph_cn/BatchNorm_cn.html)。

2. 对于固定网络层：如： stage1→ stage2 → stage3 ，设置stage2的输出，假设为*y*，设置 `y.stop_gradient=True`，那么， stage1→ stage2整体都固定了，不再更新。

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##### 问题：优化器设置时报错`AttributeError: parameter_list argument given to the Optimizer should not be None in dygraph mode.`，如何处理？

+ 错误分析：必选参数缺失导致。

+ 答复：飞桨框架1.7版本之后需要在optimizer的设置中加入必选项`param_list`。

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##### 问题：`fluid.layer.pool2d`的全局池化参数和设置参数有关系么？

+ 答复：如果设置`global_pooling`，则设置的`pool_size`将忽略，不会产生影响。

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