一句话实现自动调整batch_size,再也不会Cuda out of memory

文章介绍了如何利用huggingface的accelerate库中的find_executable_batch_size装饰器,自动调整模型验证循环的batch_size,以防止CUDA内存溢出。通过装饰函数,可以避免手动调整并确保程序在显存不足时仍能运行。

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需要huggingface的accelerate库

核心函数(装饰器)
accelerate.find_executable_batch_size(function: callable = None, starting_batch_size: int = 128):
官方文档
(很短,小白基本看不懂,实际只需改2句话)

传统代码

以一个torch的valid_loop函数为例,valid_loop函数需要以batch_size为第一个参数(必须位置上是第一个,不能用关键字传参)

# 验证loop,验证一个epoch
def valid_loop_fn(batch_size: int, dataset, model, data_collator=None):
    model.eval()
    losses = []
    data_loader = DataLoader(dataset, batch_size=batch_size,
                             shuffle=False, collate_fn=data_collator)

    with torch.no_grad():
        tk0 = tqdm(data_loader, total=len(data_loader), desc='valid')
        for step, batch in enumerate(tk0):
            outputs = model(**batch)
            loss = outputs[0]
            losses.append(loss.cpu().item())

    # 计算平均loss
    avg_loss = np.mean(losses)
    return avg_loss

正常情况下,如果传入一个较大的batch_size例如512,就会报错

valid_losses = valid_loop_fn(512,tokenized_dataset['test'], model, data_collator)

然后RuntimeError: CUDA out of memory
然后就要手动修改batch_size,很麻烦

改进代码

此时,只需要accelerate.find_executable_batch_size对valid_loop进行装饰即可,即函数前面加一句@accelerate.find_executable_batch_size(starting_batch_size=512)
如果显存不够,会自动将batch_size减半,不会报错

import accelerate
# 验证loop,验证一个epoch
@accelerate.find_executable_batch_size(starting_batch_size=128)
def valid_loop_fn(batch_size: int, dataset, model, data_collator=None):
    model.eval()
    losses = []
    data_loader = DataLoader(dataset, batch_size=batch_size,
                             shuffle=False, collate_fn=data_collator)

    with torch.no_grad():
        tk0 = tqdm(data_loader, total=len(data_loader), desc='valid')
        for step, batch in enumerate(tk0):
            outputs = model(**batch)
            loss = outputs[0]
            losses.append(loss.cpu().item())

    # 计算平均loss
    avg_loss = np.mean(losses)
    return avg_loss

另一个改动,就是调用valid_loop时不需要再传入batch_size,如果传入反而会报错。因为装饰器已经帮你设定了batch_size,你只需要告诉被装饰的函数除了batch_size以外的信息即可,如下

valid_losses = valid_loop_fn(tokenized_dataset['test'], model, data_collator)

经过一点微小的改动,再也不会因为batch_size太大而报错了
(*^▽^*)

<think>嗯,用户问当batch_size设为16时出现CUDA内存不足的问题,该怎么调整batch_size。这个问题在深度学习中挺常见的。首先,我需要回想下可能的原因和解决方法。 首先,CUDA内存不足通常是因为模型太大或者batch_size太大,导致显存不够用。当batch_size为16时出现这个问题,说明当前设置超过了显存容量。这时候,直观的解决办法就是减少batch_size,比如先尝试减半到8,看看是否还报错。如果还不行,可能需要继续减小到4,甚至更低,直到不再出现OOM错误。 不过,用户可能还想知道除了直接调小batch_size之外的其他方法。比如梯度累积,这是种在保持有效batch_size的同时减少显存占用的方法。例如,如果原本想用batch_size=16,但显存不够,可以设置实际batch_size=4,然后累积4次梯度后再更新参数,这样等效的batch_size还是16。不过这样做可能会影响训练速度,因为需要多次前向传播后才更新次。 另外,调整模型结构或输入数据的大小也可能有帮助。比如,如果模型有些大的层,可以考虑减小层的大小,或者使用更高效的模型架构。输入图片的分辨率太高的话,降低分辨率也能减少显存占用。还有,检查是否有不必要的变量保留在内存中,比如在训练循环中及时释放不再需要的中间变量。 使用混合精度训练也是个有效的方法,因为用FP16代替FP32可以减少显存使用,同时还能加速训练。不过需要确保硬件支持,并且注意可能会带来的数值稳定性问题。此外,torch的checkpoint技术可以通过在反向传播时重新计算中间结果来节省显存,虽然会增加计算时间,但有时候这是个不错的权衡。 还有,监控显存的使用情况也很重要。用户可以使用nvidia-smi或者PyTorch的内存分析工具来查看显存的具体使用情况,找出哪些部分占用了最多的显存,从而有针对性地优化。有时候,可能不是模型本身的问题,而是数据预处理或者其他部分导致了内存泄漏,这时候需要仔细检查代码。 总结起来,调整batch_size的直接方法就是逐步减小,同时结合其他技术如梯度累积、混合精度训练、模型优化等,可以在不显著降低训练效果的情况下解决显存不足的问题。此外,用户可能需要根据自己的具体情况选择最适合的方法组合,或者升级硬件设备如果经常遇到显存限制的话。</think>当遇到CUDA内存不足(Out Of Memory, OOM)问题时,可以通过以下步骤调整`batch_size`: --- ### **1. 直接调小batch_size** - **立即尝试**:将`batch_size=16`逐步减半尝试: ```python batch_size = 8 # 先尝试8 ``` 如果仍报错,继续减小到`4`或`2`,直到显存足够。 --- ### **2. 梯度累积(Gradient Accumulation)** 如果希望保持等效的`batch_size=16`但显存不足: - **原理**:用多次小batch的前向传播累积梯度,等效大batch。 - **实现**: ```python batch_size = 4 # 实际每次处理的batch_size accumulation_steps = 4 # 累积4次梯度等效batch_size=16 for i, data in enumerate(dataloader): outputs = model(data) loss = criterion(outputs, labels) loss = loss / accumulation_steps # 梯度归化 loss.backward() if (i+1) % accumulation_steps == 0: optimizer.step() optimizer.zero_grad() ``` --- ### **3. 其他优化策略** 如果显存仍然紧张,可结合以下方法: - **模型优化**: - 使用更小的模型(如ResNet-18替代ResNet-50)。 - 减少全连接层参数。 - **数据优化**: - 降低输入分辨率(如224x224改为128x128)。 - 使用`torch.utils.data.DataLoader`的`pin_memory=False`。 - **技术手段**: - **混合精度训练**(通过`torch.cuda.amp`减少显存占用)。 - **梯度检查点**(用`torch.utils.checkpoint`以时间换空间)。 --- ### **4. 显存监控工具** 使用以下命令实时观察显存使用: ```bash watch -n 1 nvidia-smi # Linux/Mac ``` 或在PyTorch中: ```python print(torch.cuda.memory_summary()) # 打印显存分配详情 ``` --- ### **调整示例** 假设初始`batch_size=16`导致OOM: 1. 直接调整:`batch_size=8` → 如果成功,直接使用。 2. 梯度累积:`batch_size=4` + `accumulation_steps=4` → 等效`batch_size=16`。 3. 混合精度+梯度累积:进步减少显存压力。 --- ### **总结** | 方法 | 优点 | 缺点 | |---------------------|--------------------------|--------------------------| | 直接调小batch_size | 简单粗暴有效 | 可能影响模型收敛性 | | 梯度累积 | 保持等效batch_size | 增加训练时间 | | 混合精度训练 | 节省显存+加速训练 | 需要硬件支持 | | 模型/数据优化 | 从根本上减少显存占用 | 可能需要重新设计模型 | 根据实际硬件条件和任务需求选择组合策略。
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