FAQ

Contents

• FAQ
  • 1. 如何减少内存占用
    • 减少DataProvider缓冲池内存
    • 神经元激活内存
    • 参数内存
  • 2. 如何加速PaddlePaddle的训练速度
    • 减少数据载入的耗时
    • 加速训练速度
    • 利用更多的计算资源
  • 3. 遇到“非法指令”或者是“illegal instruction”
  • 4. 如何选择SGD算法的学习率
  • 5. 如何初始化参数
  • 6. 如何共享参数
  • 7. *-cp27mu-linux_x86_64.whl is not a supported wheel on this platform.
  • 8. python相关的单元测试都过不了
  • 9. 运行Docker GPU镜像出现 “CUDA driver version is insufficient”
  • 10. CMake源码编译, 找到的PythonLibs和PythonInterp版本不一致
  • 11. CMake源码编译，Paddle版本号为0.0.0
  • 12. A protocol message was rejected because it was too big
  • 13. 如何指定GPU设备
  • 14. 训练过程中出现 Floating point exception, 训练因此退出怎么办?
  • 15. 编译安装后执行 import paddle.v2 as paddle 报ImportError: No module named v2
  • 16. PaddlePaddle存储的参数格式是什么，如何和明文进行相互转化
  • 17. 如何加载预训练参数

1. 如何减少内存占用

神经网络的训练本身是一个非常消耗内存和显存的工作，经常会消耗数10GB的内存和数GB的显存。 PaddlePaddle的内存占用主要分为如下几个方面:

• DataProvider缓冲池内存（只针对内存）
• 神经元激活内存（针对内存和显存）
• 参数内存 （针对内存和显存）
• 其他内存杂项

其中，其他内存杂项是指PaddlePaddle本身所用的一些内存，包括字符串分配，临时变量等等，暂不考虑在内。

减少DataProvider缓冲池内存

PyDataProvider使用的是异步加载，同时在内存里直接随即选取数据来做Shuffle。即

所以，减小这个内存池即可减小内存占用，同时也可以加速开始训练前数据载入的过程。但是，这 个内存池实际上决定了shuffle的粒度。所以，如果将这个内存池减小，又要保证数据是随机的， 那么最好将数据文件在每次读取之前做一次shuffle。可能的代码为

@provider(min_pool_size=0, ...)
def process(settings, filename):
    os.system('shuf %s > %s.shuf' % (filename, filename))  # shuffle before.
    with open('%s.shuf' % filename, 'r') as f:
        for line in f:
            yield get_sample_from_line(line)

这样做可以极大的减少内存占用，并且可能会加速训练过程，详细文档参考 PyDataProvider2的使用 。

神经元激活内存

神经网络在训练的时候，会对每一个激活暂存一些数据，如神经元激活值等。 在反向传递的时候，这些数据会被用来更新参数。这些数据使用的内存主要和两个参数有关系， 一是batch size，另一个是每条序列(Sequence)长度。所以，其实也是和每个mini-batch中包含 的时间步信息成正比。

所以做法可以有两种：

• 减小batch size。 即在网络配置中 settings(batch_size=1000) 设置成一个小一些的值。但是batch size本身是神经网络的超参数，减小batch size可能会对训练结果产生影响。
• 减小序列的长度，或者直接扔掉非常长的序列。比如，一个数据集大部分序列长度是100-200, 但是突然有一个10000长的序列，就很容易导致内存超限，特别是在LSTM等RNN中。

参数内存

PaddlePaddle支持非常多的优化算法(Optimizer)，不同的优化算法需要使用不同大小的内存。 例如使用 adadelta 算法，则需要使用等于权重参数规模大约5倍的内存。举例，如果参数保存下来的模型目录 文件为 100M， 那么该优化算法至少需要 500M 的内存。

可以考虑使用一些优化算法，例如 momentum。

2. 如何加速PaddlePaddle的训练速度

加速PaddlePaddle训练可以考虑从以下几个方面：

• 减少数据载入的耗时
• 加速训练速度
• 利用分布式训练驾驭更多的计算资源

减少数据载入的耗时

使用pydataprovider时，可以减少缓存池的大小，同时设置内存缓存功能，即可以极大的加速数据载入流程。 DataProvider 缓存池的减小，和之前减小通过减小缓存池来减小内存占用的原理一致。

@provider(min_pool_size=0, ...)
def process(settings, filename):
    os.system('shuf %s > %s.shuf' % (filename, filename))  # shuffle before.
    with open('%s.shuf' % filename, 'r') as f:
        for line in f:
            yield get_sample_from_line(line)

同时 @provider 接口有一个 cache 参数来控制缓存方法，将其设置成 CacheType.CACHE_PASS_IN_MEM 的话，会将第一个 pass (过完所有训练数据即为一个pass)生成的数据缓存在内存里，在之后的 pass 中，不会再从 python 端读取数据，而是直接从内存的缓存里读取数据。这也会极大减少数据读入的耗时。

加速训练速度

PaddlePaddle支持Sparse的训练，sparse训练需要训练特征是 sparse_binary_vector 、 sparse_vector 、或者 integer_value 的任一一种。同时，与这个训练数据交互的Layer，需要将其Parameter设置成 sparse 更新模式，即设置 sparse_update=True

这里使用简单的 word2vec 训练语言模型距离，具体使用方法为:

使用一个词前两个词和后两个词，来预测这个中间的词。这个任务的DataProvider为:

DICT_DIM = 3000


@provider(input_types=[integer_sequence(DICT_DIM), integer_value(DICT_DIM)])
def process(settings, filename):
    with open(filename) as f:
        # yield word ids to predict inner word id
        # such as [28, 29, 10, 4], 4
        # It means the sentance is  28, 29, 4, 10, 4.
        yield read_next_from_file(f)

这个任务的配置为:

...  # the settings and define data provider is omitted.
DICT_DIM = 3000  # dictionary dimension.
word_ids = data_layer('word_ids', size=DICT_DIM)

emb = embedding_layer(
    input=word_ids, size=256, param_attr=ParamAttr(sparse_update=True))
emb_sum = pooling_layer(input=emb, pooling_type=SumPooling())
predict = fc_layer(input=emb_sum, size=DICT_DIM, act=Softmax())
outputs(
    classification_cost(
        input=predict, label=data_layer(
            'label', size=DICT_DIM)))

利用更多的计算资源

利用更多的计算资源可以分为一下几个方式来进行:

• 单机CPU训练
  • 使用多线程训练。设置命令行参数 trainer_count。
• 单机GPU训练
  • 使用显卡训练。设置命令行参数 use_gpu。
  • 使用多块显卡训练。设置命令行参数 use_gpu 和 trainer_count 。
• 多机训练
  • 请参考 运行分布式训练 。

3. 遇到“非法指令”或者是“illegal instruction”

PaddlePaddle使用avx SIMD指令提高cpu执行效率，因此错误的使用二进制发行版可能会导致这种错误，请选择正确的版本。

4. 如何选择SGD算法的学习率

在采用sgd/async_sgd进行训练时，一个重要的问题是选择正确的learning_rate。如果learning_rate太大，那么训练有可能不收敛，如果learning_rate太小，那么收敛可能很慢，导致训练时间过长。

通常做法是从一个比较大的learning_rate开始试，如果不收敛，那减少学习率10倍继续试验，直到训练收敛为止。那么如何判断训练不收敛呢？可以估计出如果模型采用不变的输出最小的cost0是多少。

如果训练过程的的cost明显高于这个常数输出的cost，那么我们可以判断为训练不收敛。举一个例子，假如我们是三分类问题，采用multi-class-cross-entropy作为cost，数据中0,1,2三类的比例为 0.2, 0.5, 0.3 , 那么常数输出所能达到的最小cost是 -(0.2*log(0.2)+0.5*log(0.5)+0.3*log(0.3))=1.03 。如果训练一个pass（或者更早）后，cost还大于这个数，那么可以认为训练不收敛，应该降低学习率。

5. 如何初始化参数

默认情况下，PaddlePaddle使用均值0，标准差为 \(\frac{1}{\sqrt{d}}\) 来初始化参数。其中 \(d\) 为参数矩阵的宽度。这种初始化方式在一般情况下不会产生很差的结果。如果用户想要自定义初始化方式，PaddlePaddle目前提供两种参数初始化的方式:

• 高斯分布。将 param_attr 设置成 param_attr=ParamAttr(initial_mean=0.0, initial_std=1.0)
• 均匀分布。将 param_attr 设置成 param_attr=ParamAttr(initial_max=1.0, initial_min=-1.0)

比如设置一个全连接层的参数初始化方式和bias初始化方式，可以使用如下代码。

hidden = fc_layer(input=ipt, param_attr=ParamAttr(initial_max=1.0, initial_min=-1.0),
                  bias_attr=ParamAttr(initial_mean=1.0, initial_std=0.0))

上述代码将bias全部初始化为1.0, 同时将参数初始化为 [1.0, -1.0] 的均匀分布。

6. 如何共享参数

PaddlePaddle的参数使用名字 name 作为参数的ID，相同名字的参数，会共享参数。设置参数的名字，可以使用 ParamAttr(name="YOUR_PARAM_NAME") 来设置。更方便的设置方式，是使得要共享的参数使用同样的 ParamAttr 对象。

简单的全连接网络，参数共享的配置示例为:

from paddle.trainer_config_helpers import *

settings(learning_rate=1e-4, batch_size=1000)

a = data_layer(name='feature_a', size=200)
b = data_layer(name='feature_b', size=200)

fc_param = ParamAttr(name='fc_param', initial_max=1.0, initial_min=-1.0)
bias_param = ParamAttr(name='bias_param', initial_mean=0.0, initial_std=0.0)

softmax_param = ParamAttr(
    name='softmax_param', initial_max=1.0, initial_min=-1.0)

hidden_a = fc_layer(
    input=a, size=200, param_attr=fc_param, bias_attr=bias_param)
hidden_b = fc_layer(
    input=b, size=200, param_attr=fc_param, bias_attr=bias_param)

predict = fc_layer(
    input=[hidden_a, hidden_b],
    param_attr=[softmax_param, softmax_param],
    bias_attr=False,
    size=10,
    act=SoftmaxActivation())

outputs(
    classification_cost(
        input=predict, label=data_layer(
            name='label', size=10)))

这里 hidden_a 和 hidden_b 使用了同样的parameter和bias。并且softmax层的两个输入也使用了同样的参数 softmax_param。

7. *-cp27mu-linux_x86_64.whl is not a supported wheel on this platform.

出现这个问题的主要原因是，系统编译wheel包的时候，使用的 wheel 包是最新的， 而系统中的 pip 包比较老。具体的解决方法是，更新 pip 包并重新编译PaddlePaddle。 更新 pip 包的方法是:

pip install --upgrade pip

8. python相关的单元测试都过不了

如果出现以下python相关的单元测试都过不了的情况：

24 - test_PyDataProvider (Failed)
26 - test_RecurrentGradientMachine (Failed)
27 - test_NetworkCompare (Failed)
28 - test_PyDataProvider2 (Failed)
32 - test_Prediction (Failed)
33 - test_Compare (Failed)
34 - test_Trainer (Failed)
35 - test_TrainerOnePass (Failed)
36 - test_CompareTwoNets (Failed)
37 - test_CompareTwoOpts (Failed)
38 - test_CompareSparse (Failed)
39 - test_recurrent_machine_generation (Failed)
40 - test_PyDataProviderWrapper (Failed)
41 - test_config_parser (Failed)
42 - test_swig_api (Failed)
43 - layers_test (Failed)

并且查询PaddlePaddle单元测试的日志，提示：

paddle package is already in your PYTHONPATH. But unittest need a clean environment.
Please uninstall paddle package before start unittest. Try to 'pip uninstall paddle'.

解决办法是：

• 卸载PaddlePaddle包 pip uninstall paddle, 清理掉老旧的PaddlePaddle安装包，使得单元测试有一个干净的环境。如果PaddlePaddle包已经在python的site-packages里面，单元测试会引用site-packages里面的python包，而不是源码目录里 /python 目录下的python包。同时，即便设置 PYTHONPATH 到 /python 也没用，因为python的搜索路径是优先已经安装的python包。

9. 运行Docker GPU镜像出现 “CUDA driver version is insufficient”

用户在使用PaddlePaddle GPU的Docker镜像的时候，常常出现 Cuda Error: CUDA driver version is insufficient for CUDA runtime version, 原因在于没有把机器上CUDA相关的驱动和库映射到容器内部。 具体的解决方法是：

$ export CUDA_SO="$(\ls usr/lib64/libcuda* | xargs -I{} echo '-v {}:{}') $(\ls /usr/lib64/libnvidia* | xargs -I{} echo '-v {}:{}')"
$ export DEVICES=$(\ls /dev/nvidia* | xargs -I{} echo '--device {}:{}')
$ docker run ${CUDA_SO} ${DEVICES} -it paddledev/paddlepaddle:latest-gpu

更多关于Docker的安装与使用, 请参考 PaddlePaddle Docker 文档 。

10. CMake源码编译, 找到的PythonLibs和PythonInterp版本不一致

这是目前CMake寻找Python的逻辑存在缺陷，如果系统安装了多个Python版本，CMake找到的Python库和Python解释器版本可能有不一致现象，导致编译PaddlePaddle失败。正确的解决方法是， 用户强制指定特定的Python版本，具体操作如下：

cmake .. -DPYTHON_EXECUTABLE=<exc_path> -DPYTHON_LIBRARY=<lib_path>  -DPYTHON_INCLUDE_DIR=<inc_path>

用户需要指定本机上Python的路径：<exc_path>, <lib_path>, <inc_path>

11. CMake源码编译，Paddle版本号为0.0.0

如果运行 paddle version, 出现 PaddlePaddle 0.0.0；或者运行 cmake ..，出现

CMake Warning at cmake/version.cmake:20 (message):
  Cannot add paddle version from git tag

那么用户需要拉取所有的远程分支到本机，命令为 git fetch upstream，然后重新cmake即可。

12. A protocol message was rejected because it was too big

如果在训练NLP相关模型时，出现以下错误：

[libprotobuf ERROR google/protobuf/io/coded_stream.cc:171] A protocol message was rejected because it was too big (more than 67108864 bytes).  To increase the limit (or to disable these warnings), see CodedInputStream::SetTotalBytesLimit() in google/protobuf/io/coded_stream.h.
F1205 14:59:50.295174 14703 TrainerConfigHelper.cpp:59] Check failed: m->conf.ParseFromString(configProtoStr)

可能的原因是：传给dataprovider的某一个args过大，一般是由于直接传递大字典导致的。错误的define_py_data_sources2类似：

src_dict = dict()
for line_count, line in enumerate(open(src_dict_path, "r")):
   src_dict[line.strip()] = line_count

define_py_data_sources2(
   train_list,
   test_list,
   module="dataprovider",
   obj="process",
   args={"src_dict": src_dict})

解决方案是：将字典的地址作为args传给dataprovider，然后在dataprovider里面根据该地址加载字典。即define_py_data_sources2应改为：

define_py_data_sources2(
   train_list,
   test_list,
   module="dataprovider",
   obj="process",
   args={"src_dict_path": src_dict_path})

完整源码可参考 seqToseq 示例。

13. 如何指定GPU设备

例如机器上有4块GPU，编号从0开始，指定使用2、3号GPU：

• 方式1：通过 CUDA_VISIBLE_DEVICES 环境变量来指定特定的GPU。

env CUDA_VISIBLE_DEVICES=2,3 paddle train --use_gpu=true --trainer_count=2

• 方式2：通过命令行参数 --gpu_id 指定。

paddle train --use_gpu=true --trainer_count=2 --gpu_id=2

14. 训练过程中出现 Floating point exception, 训练因此退出怎么办?

Paddle二进制在运行时捕获了浮点数异常，只要出现浮点数异常(即训练过程中出现NaN或者Inf)，立刻退出。浮点异常通常的原因是浮点数溢出、除零等问题。 主要原因包括两个方面:

• 训练过程中参数或者训练过程中的梯度尺度过大，导致参数累加，乘除等时候，导致了浮点数溢出。
• 模型一直不收敛，发散到了一个数值特别大的地方。
• 训练数据有问题，导致参数收敛到了一些奇异的情况。或者输入数据尺度过大，有些特征的取值达到数百万，这时进行矩阵乘法运算就可能导致浮点数溢出。

主要的解决办法是减小学习律或者对数据进行归一化处理。

15. 编译安装后执行 import paddle.v2 as paddle 报ImportError: No module named v2

先查看一下是否曾经安装过paddle v1版本，有的话需要先卸载：

pip uninstall py_paddle paddle

然后安装paddle的python环境, 在build目录下执行

pip install python/dist/paddle*.whl && pip install ../paddle/dist/py_paddle*.whl

16. PaddlePaddle存储的参数格式是什么，如何和明文进行相互转化

PaddlePaddle保存的模型参数文件内容由16字节头信息和网络参数两部分组成。头信息中，1~4字节表示PaddlePaddle版本信息，请直接填充0；5~8字节表示每个参数占用的字节数，当保存的网络参数为float类型时为4，double类型时为8；9~16字节表示保存的参数总个数。

将PaddlePaddle保存的模型参数还原回明文时，可以使用相应数据类型的 numpy.array 加载具体网络参数，此时可以跳过PaddlePaddle模型参数文件的头信息。若在PaddlePaddle编译时，未指定按照double精度编译，默认情况下按照float精度计算，保存的参数也是float类型。这时在使用 numpy.array 时，一般设置 dtype=float32 。示例如下：

def read_parameter(fname, width):
    s = open(fname).read()
    # skip header
    vec = np.fromstring(s[16:], dtype=np.float32)
    # width is the size of the corresponding layer
    np.savetxt(fname + ".csv", vec.reshape(width, -1),
            fmt="%.6f", delimiter=",")

将明文参数转化为PaddlePaddle可加载的模型参数时，首先构造头信息，再写入网络参数。下面的代码将随机生成的矩阵转化为可以被PaddlePaddle加载的模型参数。

def gen_rand_param(param_file, width, height, need_trans):
    np.random.seed()
    header = struct.pack("iil", 0, 4, height * width)
    param = np.float32(np.random.rand(height, width))
    with open(param_file, "w") as fparam:
        fparam.write(header + param.tostring())

17. 如何加载预训练参数

• 对加载预训练参数的层，设置其参数属性 is_static=True，使该层的参数在训练过程中保持不变。以embedding层为例，代码如下：

emb_para = paddle.attr.Param(name='emb', is_static=True)
paddle.layer.embedding(size=word_dim, input=x, param_attr=emb_para)

• 从模型文件将预训练参数载入 numpy.array，在创建parameters后，使用 parameters.set() 加载预训练参数。PaddlePaddle保存的模型参数文件前16字节为头信息，用户将参数载入 numpy.array 时须从第17字节开始。以embedding层为例，代码如下：

def load_parameter(file_name, h, w):
    with open(file_name, 'rb') as f:
        f.read(16)  # skip header.
        return np.fromfile(f, dtype=np.float32).reshape(h, w)

parameters = paddle.parameters.create(my_cost)
parameters.set('emb', load_parameter(emb_param_file, 30000, 256))