################# fluid ################# .. _cn_api_fluid_AsyncExecutor: AsyncExecutor ------------------------------- .. py:class:: paddle.fluid.AsyncExecutor(place=None) Python中的异步执行器。AsyncExecutor利用多核处理器和数据排队的强大功能,使数据读取和融合解耦,每个线程并行运行。 AsyncExecutor不是在python端读取数据,而是接受一个训练文件列表,该列表将在c++中检索,然后训练输入将被读取、解析并在c++代码中提供给训练网络。 AsyncExecutor正在积极开发,API可能在不久的将来会发生变化。 参数: - **place** (fluid.CPUPlace|None) - 指示 executor 将在哪个设备上运行。目前仅支持CPU **代码示例:** .. code-block:: python data_feed = fluid.DataFeedDesc('data.proto') startup_program = fluid.default_startup_program() main_program = fluid.default_main_program() filelist = ["train_data/part-%d" % i for i in range(100)] thread_num = len(filelist) / 4 place = fluid.CPUPlace() async_executor = fluid.AsyncExecutor(place) async_executor.run_startup_program(startup_program) epoch = 10 for i in range(epoch): async_executor.run(main_program, data_feed, filelist, thread_num, [acc], debug=False) .. note:: 对于并行gpu调试复杂网络,您可以在executor上测试。他们有完全相同的参数,并可以得到相同的结果。 目前仅支持CPU .. py:method:: run(program, data_feed, filelist, thread_num, fetch, debug=False) 使用此 ``AsyncExecutor`` 来运行 ``program`` 。 ``filelist`` 中包含训练数据集。用户也可以通过在参数 ``fetch`` 中提出变量来检查特定的变量, 正如 ``fluid.Executor`` 。 但不像 ``fluid.Executor`` , ``AsyncExecutor`` 不返回获取到的变量,而是将每个获取到的变量作为标准输出展示给用户。 数据集上的运算在多个线程上执行,每个线程中都会独立出一个线程本地作用域,并在此域中建立运算。 所有运算同时更新参数值。 参数: - program (Program) – 需要执行的program。如果没有提供该参数,默认使用 ``default_main_program`` - data_feed (DataFeedDesc) – ``DataFeedDesc`` 对象 - filelist (str) – 一个包含训练数据集文件的文件列表 - thread_num (int) – 并发训练线程数。参照 *注解* 部分获取合适的设置方法 - fetch (str|list) – 变量名,或者变量名列表。指明最后要进行观察的变量命名 - debug (bool) – 如果为True, 在每一个minibatch处理后,fetch 中指明的变量将会通过标准输出打印出来 .. note:: 1.该执行器会运行program中的所有运算,不只是那些依赖于fetchlist的运算 2.该类执行器在多线程上运行,每个线程占用一个CPU核。为了实现效率最大化,建议将 ``thread_num`` 等于或稍微小于CPU核心数 .. _cn_api_fluid_BuildStrategy: BuildStrategy ------------------------------- .. py:class:: paddle.fluid.BuildStrategy ``BuildStrategy`` 使用户更精准地控制 ``ParallelExecutor`` 中SSA图的建造方法。可通过设置 ``ParallelExecutor`` 中的 ``BuildStrategy`` 成员来实现此功能。 **代码示例** .. code-block:: python build_strategy = fluid.BuildStrategy() build_strategy.reduce_strategy = fluid.BuildStrategy.ReduceStrategy.Reduce train_exe = fluid.ParallelExecutor(use_cuda=True, loss_name=loss.name, build_strategy=build_strategy) train_loss, = train_exe.run([loss.name], feed=feed_dict) .. py:attribute:: debug_graphviz_path str类型。它表明了以graphviz格式向文件中写入SSA图的路径,有利于调试。 默认值为""。 .. py:attribute:: fuse_elewise_add_act_ops bool类型。它表明了是否融合(fuse)elementwise_add_op和activation_op。这会使整体执行过程更快一些。默认为False。 .. py:attribute:: gradient_scale_strategy str类型。在 ``ParallelExecutor`` 中,存在三种定义 *loss@grad* 的方式,分别为 ``CoeffNumDevice``, ``One`` 与 ``Customized``。默认情况下, ``ParallelExecutor`` 根据设备数目来设置 *loss@grad* 。如果你想自定义 *loss@grad* ,你可以选择 ``Customized`` 方法。默认为 ``CoeffNumDevice`` 。 .. py:attribute:: reduce_strategy str类型。在 ``ParallelExecutor`` 中,存在两种减少策略(reduce strategy),即 ``AllReduce`` 和 ``Reduce`` 。如果你需要在所有执行场所上独立地进行参数优化,可以使用 ``AllReduce`` 。反之,如果使用 ``Reduce`` 策略,所有参数的优化将均匀地分配给不同的执行场所,随之将优化后的参数广播给其他执行场所。在一些模型中, ``Reduce`` 策略执行速度更快一些。默认值为 ``AllReduce`` 。 .. py:attribute:: remove_unnecessary_lock BOOL类型。如果设置为True, GPU操作中的一些锁将被释放,ParallelExecutor将运行得更快,默认为 False。 .. _cn_api_fluid_CPUPlace: CPUPlace ------------------------------- .. py:class:: paddle.fluid.CPUPlace .. _cn_api_fluid_create_lod_tensor: create_lod_tensor ------------------------------- .. py:function:: paddle.fluid.create_lod_tensor(data, recursive_seq_lens, place) 该函数从一个numpy数组,列表或者已经存在的lod tensor中创建一个lod tensor。 通过一下几步实现: 1. 检查length-based level of detail (LoD,长度为基准的细节层次),或称recursive_sequence_lengths(递归序列长度)的正确性 2. 将recursive_sequence_lengths转化为offset-based LoD(偏移量为基准的LoD) 3. 把提供的numpy数组,列表或者已经存在的lod tensor复制到CPU或GPU中(依据执行场所确定) 4. 利用offset-based LoD来设置LoD 例如: 假如我们想用LoD Tensor来承载一词序列的数据,其中每个词由一个整数来表示。现在,我们意图创建一个LoD Tensor来代表两个句子,其中一个句子有两个词,另外一个句子有三个。 那么数 ``data`` 可以是一个numpy数组,形状为(5,1)。同时, ``recursive_seq_lens`` 为 [[2, 3]],表明各个句子的长度。这个长度为基准的 ``recursive_seq_lens`` 将在函数中会被转化为以偏移量为基准的 LoD [[0, 2, 5]]。 参数: - **data** (numpy.ndarray|list|LoDTensor) – 容纳着待复制数据的一个numpy数组、列表或LoD Tensor - **recursive_seq_lens** (list) – 一组列表的列表, 表明了由用户指明的length-based level of detail信息 - **place** (Place) – CPU或GPU。 指明返回的新LoD Tensor存储地点 返回: 一个fluid LoDTensor对象,包含数据和 ``recursive_seq_lens`` 信息 .. _cn_api_fluid_create_random_int_lodtensor: create_random_int_lodtensor ------------------------------- .. py:function:: paddle.fluid.create_random_int_lodtensor(recursive_seq_lens, base_shape, place, low, high) 该函数创建一个存储多个随机整数的LoD Tensor。 该函数是经常在书中出现的案例,所以我们根据新的API: ``create_lod_tensor`` 更改它然后放在LoD Tensor板块里来简化代码。 该函数实现以下功能: 1. 根据用户输入的length-based ``recursive_seq_lens`` (基于长度的递归序列长)和在 ``basic_shape`` 中的基本元素形状计算LoDTensor的整体形状 2. 由此形状,建立numpy数组 3. 使用API: ``create_lod_tensor`` 建立LoDTensor 假如我们想用LoD Tensor来承载一词序列,其中每个词由一个整数来表示。现在,我们意图创建一个LoD Tensor来代表两个句子,其中一个句子有两个词,另外一个句子有三个。那么 ``base_shape`` 为[1], 输入的length-based ``recursive_seq_lens`` 是 [[2, 3]]。那么LoDTensor的整体形状应为[5, 1],并且为两个句子存储5个词。 参数: - **recursive_seq_lens** (list) – 一组列表的列表, 表明了由用户指明的length-based level of detail信息 - **base_shape** (list) – LoDTensor所容纳的基本元素的形状 - **place** (Place) – CPU或GPU。 指明返回的新LoD Tensor存储地点 - **low** (int) – 随机数下限 - **high** (int) – 随机数上限 返回: 一个fluid LoDTensor对象,包含数据和 ``recursive_seq_lens`` 信息 .. _cn_api_fluid_CUDAPinnedPlace: CUDAPinnedPlace ------------------------------- .. py:class:: paddle.fluid.CUDAPinnedPlace .. _cn_api_fluid_CUDAPlace: CUDAPlace ------------------------------- .. py:class:: paddle.fluid.CUDAPlace .. _cn_api_fluid_DataFeedDesc: DataFeedDesc ------------------------------- .. py:class:: paddle.fluid.DataFeedDesc(proto_file) 数据描述符,描述输入训练数据格式。 这个类目前只用于AsyncExecutor(有关类AsyncExecutor的简要介绍,请参阅注释) DataFeedDesc应由来自磁盘的有效protobuf消息初始化: .. code-block:: python data_feed = fluid.DataFeedDesc('data.proto') 可以参考 :code:`paddle/fluid/framework/data_feed.proto` 查看我们如何定义message 一段典型的message可能是这样的: .. code-block:: text name: "MultiSlotDataFeed" batch_size: 2 multi_slot_desc { slots { name: "words" type: "uint64" is_dense: false is_used: true } slots { name: "label" type: "uint64" is_dense: false is_used: true } } 但是,用户通常不应该关心消息格式;相反,我们鼓励他们在将原始日志文件转换为AsyncExecutor可以接受的训练文件的过程中,使用 :code:`Data Generator` 生成有效数据描述。 DataFeedDesc也可以在运行时更改。一旦你熟悉了每个字段的含义,您可以修改它以更好地满足您的需要。例如: .. code-block:: python data_feed.set_batch_size(128) data_feed.set_dense_slots('wd') # The slot named 'wd' will be dense data_feed.set_use_slots('wd') # The slot named 'wd' will be used #Finally, the content can be dumped out for debugging purpose: print(data_feed.desc()) 参数: - **proto_file** (string) - 包含数据feed中描述的磁盘文件 .. py:method:: set_batch_size(batch_size) 设置batch size,训练期间有效 参数: - batch_size:batch size **代码示例:** .. code-block:: python data_feed = fluid.DataFeedDesc('data.proto') data_feed.set_batch_size(128) .. py:method:: set_dense_slots(dense_slots_name) 指定slot经过设置后将变成密集的slot,仅在训练期间有效。 密集slot的特征将被输入一个Tensor,而稀疏slot的特征将被输入一个lodTensor 参数: - **dense_slots_name** : slot名称的列表,这些slot将被设置为密集的 **代码示例:** .. code-block:: python data_feed = fluid.DataFeedDesc('data.proto') data_feed.set_dense_slots(['words']) .. note:: 默认情况下,所有slot都是稀疏的 .. py:method:: set_use_slots(use_slots_name) 设置一个特定的slot是否用于训练。一个数据集包含了很多特征,通过这个函数可以选择哪些特征将用于指定的模型。 参数: - **use_slots_name** :将在训练中使用的slot名列表 **代码示例:** .. code-block:: python data_feed = fluid.DataFeedDesc('data.proto') data_feed.set_use_slots(['words']) .. note:: 默认值不用于所有slot .. py:method:: desc() 返回此DataFeedDesc的protobuf信息 返回:一个message字符串 **代码示例:** .. code-block:: python data_feed = fluid.DataFeedDesc('data.proto') print(data_feed.desc()) .. _cn_api_fluid_DataFeeder: DataFeeder ------------------------------- .. py:class:: paddle.fluid.DataFeeder(feed_list, place, program=None) ``DataFeeder`` 负责将reader(读取器)返回的数据转成一种特殊的数据结构,使它们可以输入到 ``Executor`` 和 ``ParallelExecutor`` 中。 reader通常返回一个minibatch条目列表。在列表中每一条目都是一个样本(sample),它是由具有一至多个特征的列表或元组组成的。 以下是简单用法: .. code-block:: python place = fluid.CPUPlace() img = fluid.layers.data(name='image', shape=[1, 28, 28]) label = fluid.layers.data(name='label', shape=[1], dtype='int64') feeder = fluid.DataFeeder([img, label], fluid.CPUPlace()) result = feeder.feed([([0] * 784, [9]), ([1] * 784, [1])]) 在多GPU模型训练时,如果需要提前分别向各GPU输入数据,可以使用 ``decorate_reader`` 函数。 .. code-block:: python place=fluid.CUDAPlace(0) feeder = fluid.DataFeeder(place=place, feed_list=[data, label]) reader = feeder.decorate_reader( paddle.batch(flowers.train(), batch_size=16)) 参数: - **feed_list** (list) – 向模型输入的变量表或者变量表名 - **place** (Place) – place表明是向GPU还是CPU中输入数据。如果想向GPU中输入数据, 请使用 ``fluid.CUDAPlace(i)`` (i 代表 the GPU id);如果向CPU中输入数据, 请使用 ``fluid.CPUPlace()`` - **program** (Program) – 需要向其中输入数据的Program。如果为None, 会默认使用 ``default_main_program()``。 缺省值为None 抛出异常: - ``ValueError`` – 如果一些变量不在此 Program 中 **代码示例** .. code-block:: python # ... place = fluid.CPUPlace() feed_list = [ main_program.global_block().var(var_name) for var_name in feed_vars_name ] # feed_vars_name 是一个由变量名组成的列表 feeder = fluid.DataFeeder(feed_list, place) for data in reader(): outs = exe.run(program=main_program, feed=feeder.feed(data)) .. py:method:: feed(iterable) 根据feed_list(数据输入表)和iterable(可遍历的数据)提供的信息,将输入数据转成一种特殊的数据结构,使它们可以输入到 ``Executor`` 和 ``ParallelExecutor`` 中。 参数: - **iterable** (list|tuple) – 要输入的数据 返回: 转换结果 返回类型: dict .. py:method:: feed_parallel(iterable, num_places=None) 该方法获取的多个minibatch,并把每个minibatch提前输入进各个设备中。 参数: - **iterable** (list|tuple) – 要输入的数据 - **num_places** (int) – 设备数目。默认为None。 返回: 转换结果 返回类型: dict .. note:: 设备(CPU或GPU)的数目必须等于minibatch的数目 .. py:method:: decorate_reader(reader, multi_devices, num_places=None, drop_last=True) 将reader返回的输入数据batch转换为多个mini-batch,之后每个mini-batch都会被输入进各个设备(CPU或GPU)中。 参数: - **reader** (fun) – 该参数是一个可以生成数据的函数 - **multi_devices** (bool) – bool型,指明是否使用多个设备 - **num_places** (int) – 如果 ``multi_devices`` 为 ``True`` , 可以使用此参数来设置GPU数目。如果 ``num_places`` 为 ``None`` ,该函数默认使用当前训练机所有GPU设备。默认为None。 - **drop_last** (bool) – 如果最后一个batch的大小比 ``batch_size`` 要小,则可使用该参数来指明是否选择丢弃最后一个batch数据。 默认为 ``True`` 返回:转换结果 返回类型: dict 抛出异常: ``ValueError`` – 如果 ``drop_last`` 值为False并且reader返回的minibatch数目与设备数目不相等时,产生此异常 .. _cn_api_fluid_default_main_program: default_main_program ------------------------------- .. py:function:: paddle.fluid.default_main_program() 此函数用于获取默认或全局main program(主程序)。该主程序用于训练和测试模型。 ``fluid.layers`` 中的所有layer函数可以向 ``default_main_program`` 中添加operators(算子)和variables(变量)。 ``default_main_program`` 是fluid的许多编程接口(API)的Program参数的缺省值。例如,当用户program没有传入的时候, ``Executor.run()`` 会默认执行 ``default_main_program`` 。 返回: main program 返回类型: Program .. _cn_api_fluid_default_startup_program: default_startup_program ------------------------------- .. py:function:: paddle.fluid.default_startup_program() 该函数可以获取默认/全局 startup program (启动程序)。 ``fluid.layers`` 中的layer函数会新建参数、readers(读取器)、NCCL句柄作为全局变量。 startup_program会使用内在的operators(算子)去初始化他们,并由layer函数将这些operators追加到startup program中。 该函数将返回默认的或当前的startup_program。用户可以使用 ``fluid.program_guard`` 去切换program。 返回: startup program 返回类型: Program .. _cn_api_fluid_DistributeTranspiler: DistributeTranspiler ------------------------------- .. py:class:: paddle.fluid.DistributeTranspiler (config=None) 该类可以把fluid program转变为分布式数据并行计算程序(distributed data-parallelism programs),可以有Pserver和NCCL2两种模式。 当program在Pserver(全称:parameter server)模式下, ``main_program`` (主程序)转为使用一架远程parameter server(即pserver,参数服务器)来进行参数优化,并且优化图会被输入到一个pserver program中。 在NCCL2模式下,transpiler会在 ``startup_program`` 中附加一个 ``NCCL_ID`` 广播算子(broadcasting operators)来实现在该集群中所有工作结点共享 ``NCCL_ID`` 。 调用 ``transpile_nccl2`` 后, 你 **必须** 将 ``trainer_id`` , ``num_trainers`` 参数提供给 ``ParallelExecutor`` 来启动NCCL2分布式模式。 **代码示例** .. code-block:: python #pserver模式下 pserver_endpoints = "192.168.0.1:6174,192.168.0.2:6174" trainer_endpoints = "192.168.0.1:6174,192.168.0.2:6174" current_endpoint = "192.168.0.1:6174" trainer_id = 0 trainers = 4 role = os.getenv("PADDLE_TRAINING_ROLE") t = fluid.DistributeTranspiler() t.transpile( trainer_id, pservers=pserver_endpoints, trainers=trainers) if role == "PSERVER": pserver_program = t.get_pserver_program(current_endpoint) pserver_startup_program = t.get_startup_program(current_endpoint, pserver_program) elif role == "TRAINER": trainer_program = t.get_trainer_program() # nccl2模式下 config = fluid.DistributeTranspilerConfig() config.mode = "nccl2" t = fluid.DistributeTranspiler(config=config) t.transpile(trainer_id, workers=workers, current_endpoint=curr_ep) exe = fluid.ParallelExecutor( use_cuda, loss_name=loss_var.name, num_trainers=len(trainers.split(",)), trainer_id=trainer_id ) .. py:method:: transpile(trainer_id, program=None, pservers='127.0.0.1:6174', trainers=1, sync_mode=True, startup_program=None, current_endpoint='127.0.0.1:6174') 该方法可以运行该transpiler(转译器)。 参数: - **trainer_id** (int) – 当前Trainer worker的id, 如果有n个Trainer worker, id 取值范围为0 ~ n-1 - **program** (Program|None) – 待transpile(转译)的program, 缺省为 ``fluid.default_main_program()`` - **startup_program** (Program|None) - 要转译的 ``startup_program`` ,默认为 ``fluid.default_startup_program()`` - **pservers** (str) – 内容为Pserver列表的字符串,格式为:按逗号区分不同的Pserver,每个Pserver的格式为 *ip地址:端口号* - **trainers** (int|str) – 在Pserver模式下,该参数指Trainer机的个数;在nccl2模式下,它是一个内容为Trainer终端列表的字符串 - **sync_mode** (bool) – 是否做同步训练(synchronous training), 默认为True - **startup_program** (Program|None) – 待transpile(转译)的startup_program,默认为 ``fluid.default_main_program()`` - **current_endpoint** (str) – 当需要把program转译(transpile)至NCCL2模式下时,需要将当前endpoint(终端)传入该参数。Pserver模式不使用该参数 .. py:method:: get_trainer_program(wait_port=True) 该方法可以得到Trainer侧的program。 返回: Trainer侧的program 返回类型: Program .. py:method:: get_pserver_program(endpoint) 该方法可以得到Pserver(参数服务器)侧的程序 参数: - **endpoint** (str) – 当前Pserver终端 返回: 当前Pserver需要执行的program 返回类型: Program .. py:method:: get_pserver_programs(endpoint) 该方法可以得到Pserver侧用于分布式训练的 ``main_program`` 和 ``startup_program`` 。 参数: - **endpoint** (str) – 当前Pserver终端 返回: (main_program, startup_program), “Program”类型的元组 返回类型: tuple .. py:method:: get_startup_program(endpoint, pserver_program=None, startup_program=None) **该函数已停止使用** 获取当前Pserver的startup_program,如果有多个被分散到不同blocks的变量,则修改operator的输入变量。 参数: - **endpoint** (str) – 当前Pserver终端 - **pserver_program** (Program) – 已停止使用。 先调用get_pserver_program - **startup_program** (Program) – 已停止使用。应在初始化时传入startup_program 返回: Pserver侧的startup_program 返回类型: Program .. _cn_api_fluid_DistributeTranspilerConfig: DistributeTranspilerConfig ------------------------------- .. py:class:: paddle.fluid.DistributeTranspilerConfig .. py:attribute:: slice_var_up (bool) 为多个Pserver(parameter server)将tensor切片, 默认为True。 .. py:attribute:: split_method (PSDispatcher) 可使用 RoundRobin 或者 HashName。 注意: 尝试选择最佳方法来达到Pserver间负载均衡。 .. py:attribute:: min_block_size (int) 最小数据块的大小 注意: 根据:`issuecomment-369912156 `_ , 当数据块大小超过2MB时,我们可以有效地使用带宽。如果你想更改它,请详细查看 ``slice_variable`` 函数。 .. _cn_api_fluid_ExecutionStrategy: ExecutionStrategy ------------------------------- .. py:class:: paddle.fluid.ExecutionStrategy ``ExecutionStrategy`` 允许用户更加精准地控制program在 ``ParallelExecutor`` 中的运行方式。可以通过在 ``ParallelExecutor`` 中设置本成员来实现。 **代码示例** .. code-block:: python exec_strategy = fluid.ExecutionStrategy() exec_strategy.num_threads = 4 train_exe = fluid.ParallelExecutor(use_cuda=True, loss_name=loss.name, exec_strategy=exec_strategy) train_loss, = train_exe.run([loss.name], feed=feed_dict) .. py:attribute:: allow_op_delay 这是一个bool类型成员,表示是否推迟communication operators(交流运算)的执行,这样做会使整体执行过程更快一些。但是在一些模型中,allow_op_delay会导致程序中断。默认为False。 .. py:attribute:: num_iteration_per_drop_scope int型成员。它表明了清空执行时产生的临时变量需要的程序执行重复次数。因为临时变量的形可能在两次重复过程中保持一致,所以它会使整体执行过程更快。默认值为100。 .. note:: 1. 如果在调用 ``run`` 方法时获取结果数据,``ParallelExecutor`` 会在当前程序重复执行尾部清空临时变量 2. 在一些NLP模型里,该成员会致使GPU内存不足。此时,你应减少 ``num_iteration_per_drop_scope`` 的值 .. py:attribute:: num_threads int型成员。它代表了线程池(thread pool)的大小。这些线程会被用来执行当前 ``ParallelExecutor`` 的program中的operator(算子,运算)。如果 :math:`num\_threads=1` ,则所有的operator将一个接一个地执行,但在不同的程序重复周期(iterations)中执行顺序可能不同。如果该成员没有被设置,则在 ``ParallelExecutor`` 中,它会依据设备类型(device type)、设备数目(device count)而设置为相应值。对GPU,:math:`num\_threads=device\_count∗4` ;对CPU, :math:`num\_threads=CPU\_NUM∗4` 。在 ``ParallelExecutor`` 中有关于 :math:`CPU\_NUM` 的详细解释。如果没有设置 :math:`CPU\_NUM` , ``ParallelExecutor`` 可以通过调用 ``multiprocessing.cpu_count()`` 获取CPU数目(cpu count)。默认值为0。 .. _cn_api_fluid_executor: Executor ------------------------------- .. py:class:: paddle.fluid.Executor (place) 执行引擎(Executor)使用python脚本驱动,仅支持在单GPU环境下运行。多卡环境下请参考 ``ParallelExecutor`` 。 Python Executor可以接收传入的program,并根据feed map(输入映射表)和fetch_list(结果获取表) 向program中添加feed operators(数据输入算子)和fetch operators(结果获取算子)。 feed map为该program提供输入数据。fetch_list提供program训练结束后用户预期的变量(或识别类场景中的命名)。 应注意,执行器会执行program中的所有算子而不仅仅是依赖于fetch_list的那部分。 Executor将全局变量存储到全局作用域中,并为临时变量创建局部作用域。 当每一mini-batch上的前向/反向运算完成后,局部作用域的内容将被废弃, 但全局作用域中的变量将在Executor的不同执行过程中一直存在。 program中所有的算子会按顺序执行。 参数: - **place** (core.CPUPlace|core.CUDAPlace(n)) – 指明了 ``Executor`` 的执行场所 提示:你可以用 ``Executor`` 来调试基于并行GPU实现的复杂网络,他们有完全一样的参数也会产生相同的结果。 .. py:method:: close() 关闭这个执行器(Executor)。调用这个方法后不可以再使用这个执行器。 对于分布式训练, 该函数会释放在PServers上涉及到目前训练器的资源。 **示例代码** .. code-block:: python cpu = core.CPUPlace() exe = Executor(cpu) ... exe.close() .. py:method:: run(program=None, feed=None, fetch_list=None, feed_var_name='feed', fetch_var_name='fetch', scope=None, return_numpy=True,use_program_cache=False) 调用该执行器对象的此方法可以执行program。通过feed map提供待学习数据,以及借助fetch_list得到相应的结果。 Python执行器(Executor)可以接收传入的program,并根据输入映射表(feed map)和结果获取表(fetch_list) 向program中添加数据输入算子(feed operators)和结果获取算子(fetch operators)。 feed map为该program提供输入数据。fetch_list提供program训练结束后用户预期的变量(或识别类场景中的命名)。 应注意,执行器会执行program中的所有算子而不仅仅是依赖于fetch_list的那部分。 参数: - **program** (Program) – 需要执行的program,如果没有给定那么默认使用default_main_program - **feed** (dict) – 前向输入的变量,数据,词典dict类型, 例如 {“image”: ImageData, “label”: LableData} - **fetch_list** (list) – 用户想得到的变量或者命名的列表, run会根据这个列表给与结果 - **feed_var_name** (str) – 前向算子(feed operator)变量的名称 - **fetch_var_name** (str) – 结果获取算子(fetch operator)的输出变量名称 - **scope** (Scope) – 执行这个program的域,用户可以指定不同的域。缺省为全局域 - **return_numpy** (bool) – 如果为True,则将结果张量(fetched tensor)转化为numpy - **use_program_cache** (bool) – 当program较上次比没有改动则将其置为True 返回: 根据fetch_list来获取结果 返回类型: list(numpy.array) **示例代码** .. code-block:: python data = layers.data(name='X', shape=[1], dtype='float32') hidden = layers.fc(input=data, size=10) layers.assign(hidden, out) loss = layers.mean(out) adam = fluid.optimizer.Adam() adam.minimize(loss) .. code-block:: python cpu = core.CPUPlace() exe = Executor(cpu) exe.run(default_startup_program()) .. code-block:: python x = numpy.random.random(size=(10, 1)).astype('float32') outs = exe.run( feed={'X': x}, fetch_list=[loss.name]) .. _cn_api_fluid_global_scope: global_scope ------------------------------- .. py:function:: paddle.fluid.global_scope() 获取全局/默认作用域实例。很多api使用默认 ``global_scope`` ,例如 ``Executor.run`` 。 返回:全局/默认作用域实例 返回类型:Scope .. _cn_api_fluid_LoDTensor: LoDTensor ------------------------------- .. py:class:: paddle.fluid.LoDTensor LoDTensor是一个具有LoD信息的张量(Tensor) ``np.array(lod_tensor)`` 可以将LoDTensor转换为numpy array。 ``lod_tensor.lod()`` 可以获得LoD信息。 LoD是多层序列(Level of Details)的缩写,通常用于不同长度的序列。如果您不需要了解LoD信息,可以跳过下面的注解。 举例: X 为 LoDTensor,它包含两个序列。第一个长度是2,第二个长度是3。 从Lod中可以计算出X的第一维度为5, 因为5=2+3, 说明X中有5个序列。在X中的每个序列中的每个元素有2列,因此X的shape为[5,2]。 :: x.lod = [[2, 3]] x.data = [[1, 2], [3, 4], // seq 1 [5, 6], [7, 8], [9, 10]] // seq 2 x.shape = [5, 2] LoD可以有多个level(例如,一个段落可以有多个句子,一个句子可以有多个单词)。下面的例子中,Y为LoDTensor ,lod_level为2。表示有2个序列,第一个序列的长度是2(有2个子序列),第二个序列的长度是1。第一序列的两个子序列长度分别为2和2。第二个序列的子序列的长度是3。 :: y.lod = [[2 1], [2 2 3]] y.shape = [2+2+3, ...] .. note:: 在上面的描述中,LoD是基于长度的。在paddle内部实现中,lod是基于偏移的。因此,在内部,y.lod表示为[[0,2,3],[0,2,4,7]](基于长度的Lod表示为为[[2-0,3-2],[2-0,4-2,7-4]])。 可以将LoD理解为recursive_sequence_length(递归序列长度)。此时,LoD必须是基于长度的。由于历史原因。当LoD在API中被称为lod时,它可能是基于偏移的。用户应该注意。 .. py:method:: has_valid_recursive_sequence_lengths(self: paddle.fluid.core.LoDTensor) → bool .. py:method:: lod(self: paddle.fluid.core.LoDTensor) → List[List[int]] .. py:method:: recursive_sequence_lengths(self: paddle.fluid.core.LoDTensor) → List[List[int]] .. py:method:: set_lod(self: paddle.fluid.core.LoDTensor, arg0: List[List[int]]) → None .. py:method:: set_recursive_sequence_lengths(self: paddle.fluid.core.LoDTensor, arg0: List[List[int]]) → None .. _cn_api_fluid_LoDTensorArray: LoDTensorArray ------------------------------- .. py:class:: paddle.fluid.LoDTensorArray .. py:method:: append(self: paddle.fluid.core.LoDTensorArray, arg0: paddle.fluid.core.LoDTensor) → None .. _cn_api_fluid_memory_optimize: memory_optimize ------------------------------- .. py:function:: paddle.fluid.memory_optimize(input_program, skip_opt_set=None, print_log=False, level=0, skip_grads=False) 通过重用var内存来优化内存。 .. note:: 它不支持block中嵌套子block。 参数: - **input_program** (str) – 输入Program。 - **skip_opt_set** (set) – set中的vars将不被内存优化。 - **print_log** (bool) – 是否打印debug日志。 - **level** (int) 如果 level=0 并且shape是完全相等,则重用。 返回: None .. _cn_api_fluid_name_scope: name_scope ------------------------------- .. py:function:: paddle.fluid.name_scope(*args, **kwds) 为operators生成层次名称前缀 注意: 这个函数只能用于调试和可视化。不要将其用于分析,比如graph/program转换。 参数: - **prefix** (str) - 前缀 **示例代码** .. code-block:: python with name_scope("encoder"): ... with name_scope("decoder"): ... with name_scope("attention"): ... .. _cn_api_fluid_ParallelExecutor: ParallelExecutor ------------------------------- .. py:class:: paddle.fluid.ParallelExecutor(use_cuda, loss_name=None, main_program=None, share_vars_from=None, exec_strategy=None, build_strategy=None, num_trainers=1, trainer_id=0, scope=None) ``ParallelExecutor`` 专门设计用来实现数据并行计算,着力于向不同结点(node)分配数据,并行地在不同结点中对数据进行操作。如果在GPU上使用该类运行程序,node则用来指代GPU, ``ParallelExecutor`` 也将自动获取在当前机器上可用的GPU资源。如果在CPU上进行操作,node则指代CPU,同时你也可以通过添加环境变量 ``CPU_NUM`` 来设置CPU设备的个数。例如,``CPU_NUM=4``。但是如果没有设置该环境变量,该类会调用 ``multiprocessing.cpu_count`` 来获取当前系统中CPU的个数。 参数: - **use_cuda** (bool) – 是否使用CUDA - **loss_name** (str) – 在训练阶段,必须提供loss function名称。默认为None - **main_program** (Program) – 需要执行的program。如果未提供, 那么将使用 ``default_main_program``。 默认为None - **share_vars_from** (ParallelExecutor) – 如果提供了该参数, 则该 ``ParallelExecutor`` 与指定的 ``ParallelExecutor`` 共享变量。默 认为空 - **exec_strategy** (ExecutionStrategy) – ``exec_strategy`` 用于调控program在 ``ParallelExecutor`` 中的执行方式,例如,执行该program需要的线程数, 释放在执行过程中产生的临时变量需要的重复(iterations)次数。 请参考 ``fluid.ExecutionStrategy`` 获取详细介绍。该参数默认为 None - **build_strategy** (BuildStrategy) – 设置成员 ``build_strategy`` 可以控制在 ``ParallelExecutor`` 中搭建SSA Graph的方式,例如, ``reduce_strategy`` , ``gradient_scale_strategy`` 。 请参考 ``fluid.BuildStrategy`` 获取详细介绍。 该参数默认为None - **num_trainers** (int) – 如果该值大于1, NCCL将会通过多层级node的方式来初始化。每个node应有相同的GPU数目。 随之会启用分布式训练。该参数默认为1 - **trainer_id** (int) – 必须与 ``num_trainers`` 参数同时使用。``trainer_id`` 是当前所在node的 “rank”(层级),从0开始计数。该参数默认为0 - **scope** (Scope) – 指定执行program所在的作用域, 默认使用 ``fluid.global_scope()`` 返回:初始化后的 ``ParallelExecutor`` 对象 返回类型: ParallelExecutor 抛出异常:``TypeError`` - 如果提供的参数 ``share_vars_from`` 不是 ``ParallelExecutor`` 类型的,将会弹出此异常 **代码示例** .. code-block:: python train_exe = fluid.ParallelExecutor(use_cuda=True, loss_name=loss.name) test_exe = fluid.ParallelExecutor(use_cuda=True, main_program=test_program, share_vars_from=train_exe) train_loss, = train_exe.run([loss.name], feed=feed_dict) test_loss, = test_exe.run([loss.name], feed=feed_dict) .. py:method:: run(fetch_list, feed=None, feed_dict=None, return_numpy=True) 使用 ``fetch_list`` 执行一个 ``ParallelExecutor`` 对象。 参数 ``feed`` 可以是 ``dict`` 或者 ``list`` 类型变量。如果该参数是 ``dict`` 类型,feed中的数据将会被分割(split)并分送给多个设备(CPU/GPU)。 反之,如果它是 ``list`` ,则列表中的各个元素都会直接分别被拷贝到各设备中。 例如,如果 ``feed`` 是个 ``dict`` 类型变量,则有 .. code-block:: python exe = ParallelExecutor() # 图像会被split到设备中。假设有两个设备,那么每个设备将会处理形为 (24, 1, 28, 28)的图像 exe.run(feed={'image': numpy.random.random(size=(48, 1, 28, 28))}) 如果 ``feed`` 是个 ``list`` 类型变量,则有 .. code-block:: python exe = ParallelExecutor() # 各设备挨个处理列表中的每个元素 # 第一个设备处理形为 (48, 1, 28, 28) 的图像 # 第二个设备处理形为 (32, 1, 28, 28) 的图像 # # 使用 exe.device_count 得到设备数目 exe.run(feed=[{"image": numpy.random.random(size=(48, 1, 28, 28))}, {"image": numpy.random.random(size=(32, 1, 28, 28))}, ]) 参数: - **fetch_list** (list) – 获取的变量名列表 - **feed** (list|dict|None) – feed变量。 如果该参数是 ``dict`` 类型,feed中的数据将会被分割(split)并分送给多个设备(CPU/GPU)。反之,如果它是 ``list`` ,则列表中的各个元素都直接分别被拷贝到各设备中。默认为None - **feed_dict** – 该参数已经停止使用。feed参数的别名, 为向后兼容而立。默认为None - **return_numpy** (bool) – 是否将fetched tensor转换为numpy。默认为True 返回: 获取的结果列表 返回类型:List 抛出异常: - ``ValueError`` - 如果feed参数是list类型,但是它的长度不等于可用设备(执行场所)的数目,再或者给定的feed不是dict类型,抛出此异常 - ``TypeError`` - 如果feed参数是list类型,但是它里面的元素不是dict类型时,弹出此异常 .. note:: 1. 如果feed参数为dict类型,那么传入 ``ParallelExecutor`` 的数据量 *必须* 大于可用的CPU核数或GPU卡数。否则,C++端将会抛出异常。应额外注意核对数据集的最后一个batch是否比可用的CPU核数或GPU卡数大。 2. 如果可用的CPU核数或GPU卡数大于一个,则为每个变量最后获取的结果都是list类型,且这个list中的每个元素都是各CPU核或GPU卡上的变量 **代码示例** .. code-block:: python pe = fluid.ParallelExecutor(use_cuda=use_cuda, loss_name=avg_cost.name, main_program=fluid.default_main_program()) loss = pe.run(feed=feeder.feed(cur_batch), fetch_list=[avg_cost.name])) .. _cn_api_fluid_ParamAttr: ParamAttr ------------------------------- .. py:class:: paddle.fluid.ParamAttr(name=None, initializer=None, learning_rate=1.0, regularizer=None, trainable=True, gradient_clip=None, do_model_average=False) 该类代表了参数的各种属性。 为了使神经网络训练过程更加流畅,用户可以根据需要调整参数属性。比如learning rate(学习率), regularization(正则化), trainable(可训练性), do_model_average(平均化模型)和参数初始化方法. 参数: - **name** (str) – 参数名。默认为None。 - **initializer** (Initializer) – 初始化该参数的方法。 默认为None - **learning_rate** (float) – 参数的学习率。计算方法为 :math:`global\_lr*parameter\_lr∗scheduler\_factor` 。 默认为1.0 - **regularizer** (WeightDecayRegularizer) – 正则因子. 默认为None - **trainable** (bool) – 该参数是否可训练。默认为True - **gradient_clip** (BaseGradientClipAttr) – 减少参数梯度的方法。默认为None - **do_model_average** (bool) – 该参数是否服从模型平均值。默认为False **代码示例** .. code-block:: python w_param_attrs = fluid.ParamAttr(name="fc_weight", learning_rate=0.5, regularizer=fluid.L2Decay(1.0), trainable=True) y_predict = fluid.layers.fc(input=x, size=10, param_attr=w_param_attrs) .. _cn_api_fluid_Program: Program ------------------------------- .. py:class:: paddle.fluid.Program 创建python program, 在paddleFluid内部会被转换为ProgramDesc描述语言,用来创建一段 c++ 程序。Program像容器一样,是一种自包含的程序语言。Program中包括至少一个块(Block),当 block 中存在条件选择的控制流op(例如 while_op)时,该Program将会含有嵌套块(nested block)。详情请参阅framework.proto。 注意:默认情况下,paddleFluid内部默认含有 ``default_startup_program`` 和 ``default_main_program`` ,它们将共享参数。 ``default_startup_program`` 只运行一次来初始化参数, ``default_main_program`` 在每个mini batch中运行并调整权重。 返回: empty program **代码示例** .. code-block:: python main_program = fluid.Program() startup_program = fluid.Program() with fluid.program_guard(main_program=main_program, startup_program=startup_program): fluid.layers.data(name="x", shape=[-1, 784], dtype='float32') fluid.layers.data(name="y", shape=[-1, 1], dtype='int32') fluid.layers.fc(name="fc", shape=[10], dtype='float32', act="relu") .. py:attribute:: op_role operator的角色,值只能是枚举变量{Forward, Backward, Optimize}。 注意:这是一个底层API。它仅用于 ``ParallelExecutor`` 复制或调度operator到设备。 例如,Forward operator应该在每个设备上执行。Backward operator在每个设备上执行,并将后向传播的参数梯度(使用 ``op_role_var`` 获得该变量)合并到一个设备上。Optimize operator只在一个设备上执行,并向其他设备广播新的参数, .. py:attribute:: set_op_role operator的角色,值只能是枚举变量{Forward, Backward, Optimize}。 注意:这是一个底层API。它仅用于 ``ParallelExecutor`` 复制或调度operator到设备上执行。 例如,Forward operator应该在每个设备上执行。Backward operato应该在每个设备上执行,并将后向传播的参数梯度(使用op_role_var获得该变量)合并到一个设备上。Optimize operator只在一个设备上执行,并向其他设备广播新的参数 .. py:attribute:: op_role_var ``op_role`` 的辅助变量。 参考: ``Program.op_role`` 文档。 注意:这是一个底层API,用户不应该直接使用它。 .. py:attribute:: set_op_role_var ``op_role`` 的辅助变量。 参考: ``Program.op_role`` 文档。 注意:这是一个底层API。用户不应该直接使用它。 .. py:method:: to_string(throw_on_error, with_details=False) 用于debug 参数: - **throw_on_error** (bool): 没有设置任何必需的字段时,抛出值错误。 - **with_details** (bool): 值为true时,打印更多关于变量和参数的信息,如trainable, optimize_attr等 返回:(str): debug 字符串 抛出异常: ``ValueError`` - 当 ``throw_on_error == true`` ,但没有设置任何必需的字段时,抛出 ``ValueError`` 。 .. py:method:: clone(for_test=False) 创建一个新的、相同的Program。 有些operator,在训练和测试之间的行为是不同的,比如batch_norm。它们有一个属性is_test来控制行为。当for_test=True时,此方法将把它们的is_test属性更改为True。 - 克隆Program,该Program用于训练时,将 ``for_test`` 设置为False。 - 克隆Program,该Program用于测试时,将 ``for_test`` 设置为True。 注意:此API不会删除任何操作符。请在backward和optimization之前使用clone(for_test=True)。 **代码示例** .. code-block:: python test_program = fluid.default_main_program().clone(for_test=True) optimizer = fluid.optimizer.Momentum(learning_rate=0.01, momentum=0.9) optimizer.minimize() 参数: - **for_test** (bool) – 取值为True时,clone方法内部会把operator的属性 ``is_test`` 设置为 True 返回:一个新的、相同的Program 返回类型:Program **代码示例** 1.克隆一个Program,示例代码如下: .. code-block:: python train_program = fluid.Program() startup_program = fluid.Program() with fluid.program_guard(train_program, startup_program): img = fluid.layers.data(name='image', shape=[784]) hidden = fluid.layers.fc(input=img, size=200, act='relu') hidden = fluid.layers.dropout(hidden, dropout_prob=0.5) loss = fluid.layers.cross_entropy( input=fluid.layers.fc(hidden, size=10, act='softmax'), label=fluid.layers.data(name='label', shape=[1], dtype='int64')) test_program = train_program.clone(for_test=True) sgd = fluid.optimizer.SGD(learning_rate=1e-3) with fluid.program_guard(train_program, startup_program): sgd.minimize(loss) 2.如果分别运行 train Program 和 test Program,则可以不使用clone。 .. code-block:: python import paddle.fluid as fluid def network(is_test): img = fluid.layers.data(name='image', shape=[784]) hidden = fluid.layers.fc(input=img, size=200, act='relu') hidden = fluid.layers.dropout(hidden, dropout_prob=0.5, is_test=is_test) loss = fluid.layers.cross_entropy( input=fluid.layers.fc(hidden, size=10, act='softmax'), label=fluid.layers.data(name='label', shape=[1], dtype='int64')) return loss train_program = fluid.Program() startup_program = fluid.Program() test_program = fluid.Program() with fluid.program_guard(train_program, startup_program): with fluid.unique_name.guard(): loss = network(is_test=False) sgd = fluid.optimizer.SGD(learning_rate=1e-3) sgd.minimize(loss) # 不使用测试阶段的startup program with fluid.program_guard(test_program, fluid.Program()): with fluid.unique_name.guard(): loss = network(is_test=True) 上边两个代码片段生成的Program是一样的。 .. py:staticmethod:: parse_from_string(binary_str) 反序列化protobuf,转换成program 注意:在序列化和反序列化之后,所有关于参数的信息都会丢失。 参数: - **binary_str_type** (str) – prootbuf二进制字符串 返回: 反序列化后的ProgramDesc 返回类型:Program .. py:attribute:: num_blocks 该program中的block的个数 .. py:attribute:: random_seed 程序中随机运算符的默认随机种子。0意味着从随机设备中获取随机种子。 注意:必须在operator被添加之前设置。 .. py:method:: global_block() 获取该program的第一个block。 .. py:method:: block(index) 返回该program中 , ``index`` 指定的block。 ``index`` 类型为int 返回:index对应的block 返回类型:Block .. py:method:: current_block() 获取当前block。当前block是用来添加operators。 .. py:method:: list_vars() 获取当前program中所有变量。返回值是一个可迭代对象(iterable object)。 返回:generator 会yield每个Program中的变量 返回类型:iterable .. _cn_api_fluid_program_guard: program_guard ------------------------------- .. py:function:: paddle.fluid.program_guard(*args, **kwds) 该函数应配合使用python的“with”语句来改变全局主程序(main program)和启动程序(startup program)。 “with”语句块中的layer函数将在新的main program(主程序)中添加operators(算子)和variables(变量)。 **代码示例** .. code-block:: python import paddle.fluid as fluid main_program = fluid.Program() startup_program = fluid.Program() with fluid.program_guard(main_program, startup_program): data = fluid.layers.data(...) hidden = fluid.layers.fc(...) 需要注意的是,如果用户不需要构建自己的启动程序或者主程序,一个临时的program将会发挥作用。 **代码示例** .. code-block:: python import paddle.fluid as fluid main_program = fluid.Program() # 如果您不需要关心startup program,传入一个临时值即可 with fluid.program_guard(main_program, fluid.Program()): data = ... 参数: - **main_program** (Program) – “with”语句中将使用的新的main program。 - **startup_program** (Program) – “with”语句中将使用的新的startup program。若传入 ``None`` 则不改变当前的启动程序。 .. _cn_api_fluid_release_memory: release_memory ------------------------------- .. py:function:: paddle.fluid.release_memory(input_program, skip_opt_set=None) 该函数可以调整输入program,插入 ``delete_op`` 删除算子,提前删除不需要的变量。 改动是在变量本身上进行的。 **提醒**: 该API还在试验阶段,会在后期版本中删除。不建议用户使用。 参数: - **input_program** (Program) – 在此program中插入 ``delete_op`` - **skip_opt_set** (set) – 在内存优化时跳过的变量的集合 返回: None .. _cn_api_fluid_Scope: Scope ------------------------------- .. py:class:: paddle.fluid.scope(scope) (作用域)Scope为变量名的联合。所有变量都属于Scope。 从本地作用域中可以拉取到其双亲作用域的变量。 要想运行一个网络,需要指明它运行所在的域,确切的说: exe.Run(&scope) 。 一个网络可以在不同域上运行,并且更新该域的各类变量。 在作用域上创建一个变量,并在域中获取。 **代码示例** .. code-block:: python # create tensor from a scope and set value to it. param = scope.var('Param').get_tensor() param_array = np.full((height, row_numel), 5.0).astype("float32") param.set(param_array, place) .. py:method:: drop_kids(self: paddle.fluid.core.Scope) → None .. py:method:: find_var(self: paddle.fluid.core.Scope, arg0: unicode) → paddle.fluid.core.Variable .. py:method:: new_scope(self: paddle.fluid.core.Scope) → paddle.fluid.core.Scope .. py:method:: var(self: paddle.fluid.core.Scope, arg0: unicode) → paddle.fluid.core.Variable .. _cn_api_fluid_scope_guard: scope_guard ------------------------------- .. py:function:: paddle.fluid.scope_guard(*args, **kwds) 修改全局/默认作用域(scope), 运行时中的所有变量都将分配给新的scope。 参数: - **scope** - 新的全局/默认 scope。 **代码示例** .. code-block:: python import paddle.fluid as fluid new_scope = fluid.Scope() with fluid.scope_guard(new_scope): ... .. _cn_api_fluid_Tensor: Tensor ------------------------------- .. py:function:: paddle.fluid.Tensor ``LoDTensor`` 的别名 .. _cn_api_fluid_WeightNormParamAttr: WeightNormParamAttr ------------------------------- .. py:class:: paddle.fluid.WeightNormParamAttr(dim=None, name=None, initializer=None, learning_rate=1.0, regularizer=None, trainable=True, gradient_clip=None, do_model_average=False) 权重归一化。权重归一化是将权重向量的长度与其方向解耦。`Weight Normalization: A Simple Reparameterization to Accelerate Training of Deep Neural Networks `_ 这篇paper中讨论了权重归一化的实现 参数: - **dim** (list) - 参数的名称。默认None。 - **name** (str) - 参数的名称。默认None。 - **initializer** (initializer) - 初始化参数的方法。默认None。 - **learning_rate** (float) - 学习率。优化时学习速率 :math:`global\_lr∗parameter\_lr∗scheduler\_factor` 。默认1.0。 - **regularizer** (WeightDecayRegularizer) - 正则化因子。默认None。 - **trainable** (bool) - 参数是否可训练。默认True。 - **gradient_clip** (BaseGradientClipAttr) - 梯度下降裁剪(Gradient Clipping)的方法。默认None。 - **do_model_average** (bool) - 参数是否应该model average。默认False。 返回: empty program **代码示例** .. code-block:: python data = fluid.layers.data(name="data", shape=[3, 32, 32], dtype="float32") fc = fluid.layers.fc(input=data, size=1000, param_attr=WeightNormParamAttr( dim=None, name='weight_norm_param'))