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resnet50v1.5

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README.md

【DLPerf】PaddlePaddle - ResNet50V1.5测评

Overview

本次复现采用了PaddlePaddle官方仓库中的paddle版ResNet50 v1.5，目的在于速度测评，同时根据测速结果给出1机、2机器、4机情况下的加速比，评判框架在分布式多机训练情况下的横向拓展能力。

目前，该测试覆盖了FP32、FP16混合精度，后续将持续维护，增加更多方式的测评。

Environment

系统

  • 系统：Ubuntu 16.04.4 LTS (GNU/Linux 4.4.0-116-generic x86_64)
  • 显卡：Tesla V100-SXM2-16GB x 8
  • 驱动：NVIDIA 440.33.01
  • CUDA：10.2
  • cuDNN：7.6.5
  • NCCL：2.7.3

框架

  • paddle 1.8.3.post107

Feature support matrix

Feature ResNet-50 v1.5 Paddle
Multi-node,multi-gpu training Yes
NVIDIA NCCL Yes
Mixed precision Yes

Quick Start

项目代码

下载官方源码：

git clone https://github.com/PaddlePaddle/models/tree/release/1.8
cd models/PaddleCV/image_classification

将本页面scripts文件夹中的脚本全部放入：models/PaddleCV/image_classification/路径下。

依赖安装

框架

python3 -m pip install paddlepaddle-gpu==1.8.3.post107 -i https://mirror.baidu.com/pypi/simple

DALI

1.本测试使用 conda 环境， 进入 paddle 的 conda 用例， 下载 DALI_extra 源码

conda activate paddle
git clone https://github.com/NVIDIA/DALI_extra.git

2.使用 conda 环境内的 python 安装 nightly DALI

python3 -m pip install --extra-index-url https://developer.download.nvidia.com/compute/redist/nightly nvidia-dali-nightly-cuda100

NCCL

paddle的分布式训练底层依赖NCCL库，需要从NVIDIA-NCCL官网下载并安装和操作系统、CUDA版本适配的NCCL。 本次测试中安装2.7.3版本的NCCL：

sudo dpkg -i nccl-repo-ubuntu1604-2.7.3-ga-cuda10.2_1-1_amd64.deb
sudo apt update
sudo apt install libnccl2=2.7.3-1+cuda10.2 libnccl-dev=2.7.3-1+cuda10.2

数据集

本次训练使用了ImageNet2012的一个子集(共651468张图片)，数据集制作以及格式参照paddle官方制作说明

Training

集群中有4台节点：

  • NODE1=10.11.0.2
  • NODE2=10.11.0.3
  • NODE3=10.11.0.4
  • NODE4=10.11.0.5

每个节点有8张显卡，这里设置batch size为128，分别在1机1卡～4机32卡的情况下进行了多组训练。

单机

models/PaddleCV/image_classification/目录下,执行脚本：

bash run_single_node.sh

对单机1卡、4卡、8卡分别做5组测试，默认测试fp32精度，batch_size=128。

混合精度&DALI

可以通过参数指定fp16及batch_size：

bash run_single_node.sh 128 fp16

也可以自行指定精度以及batch_size：bash run_single_node.sh 64 fp16,bash run_single_node.sh 32 fp32

默认不开DALI，如果需要用DALI，可在脚本single_node_train.sh中将设置变量：USE_DALI=true

2机16卡

2机、4机等多机情况下，需要在所有机器节点上相同路径准备同样的数据集、以完成分布式训练。

如2机：NODE1='10.11.0.2' NODE2='10.11.0.3' 的训练，需在两台机器上分别准备好数据集后，NODE1节点models/PaddleCV/image_classification/目录下,执行脚本:

bash run_two_node.sh

NODE2节点models/PaddleCV/image_classification/目录下，修改run_two_node.sh脚本中的CURRENT_NODE=$NODE2，再执行bash run_two_node.sh，即可运行2机16卡的训练（同样默认测试5组，测试fp32精度，batch_size=128）。

混合精度&DALI

可以通过参数指定fp16及batch_size：

bash run_two_node.sh 256  fp16

默认不开DALI，如果需要用DALI，可在脚本multi_node_train.sh中将设置变量：USE_DALI=true

4机32卡

流程同上，在4个机器节点上分别执行：

bash run_multi_node.sh

以运行4机32卡的训练，默认测试5组（fp32精度，batch_size=128）。

混合精度&DALI

可以通过参数指定fp16及batch_size：

bash run_multi_node.sh 256 fp16

默认不开DALI，如果需要用DALI，可在脚本multi_node_train.sh中将设置变量：USE_DALI=true

Result

吞吐率及加速比

执行以下命令，即可计算各种测试配置下的吞吐率及加速比：

python extract_paddle_logs.py  --log_dir=logs/paddle/resnet50/bz128 --batch_size_per_device=128

输出：

logs/paddle/resnet50/bz128/4n8g/r50_b128_fp32_1.log {1: 9256.12}
logs/paddle/resnet50/bz128/4n8g/r50_b128_fp32_4.log {1: 9256.12, 4: 9353.71}
logs/paddle/resnet50/bz128/4n8g/r50_b128_fp32_2.log {1: 9256.12, 4: 9353.71, 2: 9349.71}
logs/paddle/resnet50/bz128/4n8g/r50_b128_fp32_3.log {1: 9256.12, 4: 9353.71, 2: 9349.71, 3: 9359.18}
logs/paddle/resnet50/bz128/4n8g/r50_b128_fp32_6.log {1: 9256.12, 4: 9353.71, 2: 9349.71, 3: 9359.18, 6: 9306.93}
logs/paddle/resnet50/bz128/4n8g/r50_b128_fp32_5.log {1: 9256.12, 4: 9353.71, 2: 9349.71, 3: 9359.18, 6: 9306.93, 5: 9346.64}
logs/paddle/resnet50/bz128/1n8g/r50_b128_fp32_1.log {1: 2612.02}
logs/paddle/resnet50/bz128/1n8g/r50_b128_fp32_4.log {1: 2612.02, 4: 2636.74}
logs/paddle/resnet50/bz128/1n8g/r50_b128_fp32_2.log {1: 2612.02, 4: 2636.74, 2: 2624.97}
logs/paddle/resnet50/bz128/1n8g/r50_b128_fp32_3.log {1: 2612.02, 4: 2636.74, 2: 2624.97, 3: 2624.23}
logs/paddle/resnet50/bz128/1n8g/r50_b128_fp32_6.log {1: 2612.02, 4: 2636.74, 2: 2624.97, 3: 2624.23, 6: 2634.72}
logs/paddle/resnet50/bz128/1n8g/r50_b128_fp32_5.log {1: 2612.02, 4: 2636.74, 2: 2624.97, 3: 2624.23, 6: 2634.72, 5: 2625.79}
logs/paddle/resnet50/bz128/1n4g/r50_b128_fp32_1.log {1: 1353.06}
logs/paddle/resnet50/bz128/1n4g/r50_b128_fp32_4.log {1: 1353.06, 4: 1354.14}
logs/paddle/resnet50/bz128/1n4g/r50_b128_fp32_2.log {1: 1353.06, 4: 1354.14, 2: 1361.98}
logs/paddle/resnet50/bz128/1n4g/r50_b128_fp32_3.log {1: 1353.06, 4: 1354.14, 2: 1361.98, 3: 1363.45}
logs/paddle/resnet50/bz128/1n4g/r50_b128_fp32_6.log {1: 1353.06, 4: 1354.14, 2: 1361.98, 3: 1363.45, 6: 1357.79}
logs/paddle/resnet50/bz128/1n4g/r50_b128_fp32_5.log {1: 1353.06, 4: 1354.14, 2: 1361.98, 3: 1363.45, 6: 1357.79, 5: 1359.48}
logs/paddle/resnet50/bz128/1n1g/r50_b128_fp32_1.log {1: 354.32}
logs/paddle/resnet50/bz128/1n1g/r50_b128_fp32_4.log {1: 354.32, 4: 352.08}
logs/paddle/resnet50/bz128/1n1g/r50_b128_fp32_2.log {1: 354.32, 4: 352.08, 2: 354.71}
logs/paddle/resnet50/bz128/1n1g/r50_b128_fp32_3.log {1: 354.32, 4: 352.08, 2: 354.71, 3: 353.04}
logs/paddle/resnet50/bz128/1n1g/r50_b128_fp32_6.log {1: 354.32, 4: 352.08, 2: 354.71, 3: 353.04, 6: 352.39}
logs/paddle/resnet50/bz128/1n1g/r50_b128_fp32_5.log {1: 354.32, 4: 352.08, 2: 354.71, 3: 353.04, 6: 352.39, 5: 352.07}
logs/paddle/resnet50/bz128/1n2g/r50_b128_fp32_1.log {1: 661.22}
logs/paddle/resnet50/bz128/1n2g/r50_b128_fp32_4.log {1: 661.22, 4: 637.27}
logs/paddle/resnet50/bz128/1n2g/r50_b128_fp32_2.log {1: 661.22, 4: 637.27, 2: 641.5}
logs/paddle/resnet50/bz128/1n2g/r50_b128_fp32_3.log {1: 661.22, 4: 637.27, 2: 641.5, 3: 648.13}
logs/paddle/resnet50/bz128/1n2g/r50_b128_fp32_6.log {1: 661.22, 4: 637.27, 2: 641.5, 3: 648.13, 6: 621.58}
logs/paddle/resnet50/bz128/1n2g/r50_b128_fp32_5.log {1: 661.22, 4: 637.27, 2: 641.5, 3: 648.13, 6: 621.58, 5: 647.83}
logs/paddle/resnet50/bz128/2n8g/r50_b128_fp32_1.log {1: 4894.51}
logs/paddle/resnet50/bz128/2n8g/r50_b128_fp32_4.log {1: 4894.51, 4: 4892.93}
logs/paddle/resnet50/bz128/2n8g/r50_b128_fp32_2.log {1: 4894.51, 4: 4892.93, 2: 4906.09}
logs/paddle/resnet50/bz128/2n8g/r50_b128_fp32_3.log {1: 4894.51, 4: 4892.93, 2: 4906.09, 3: 4919.23}
logs/paddle/resnet50/bz128/2n8g/r50_b128_fp32_6.log {1: 4894.51, 4: 4892.93, 2: 4906.09, 3: 4919.23, 6: 4896.04}
logs/paddle/resnet50/bz128/2n8g/r50_b128_fp32_5.log {1: 4894.51, 4: 4892.93, 2: 4906.09, 3: 4919.23, 6: 4896.04, 5: 4882.73}
{'r50': {'1n1g': {'average_speed': 353.1,
                  'batch_size_per_device': 128,
                  'median_speed': 352.72,
                  'speedup': 1.0},
         '1n2g': {'average_speed': 642.92,
                  'batch_size_per_device': 128,
                  'median_speed': 644.66,
                  'speedup': 1.83},
         '1n4g': {'average_speed': 1358.32,
                  'batch_size_per_device': 128,
                  'median_speed': 1358.64,
                  'speedup': 3.85},
         '1n8g': {'average_speed': 2626.41,
                  'batch_size_per_device': 128,
                  'median_speed': 2625.38,
                  'speedup': 7.44},
         '2n8g': {'average_speed': 4898.59,
                  'batch_size_per_device': 128,
                  'median_speed': 4895.27,
                  'speedup': 13.88},
         '4n8g': {'average_speed': 9328.72,
                  'batch_size_per_device': 128,
                  'median_speed': 9348.17,
                  'speedup': 26.5}}}
Saving result to ./result/bz128_result.json

计算规则

1.测速脚本

  • extract_paddle_logs.py
  • extract_paddle_logs_time.py

两个脚本略有不同，得到的结果稍有误差：

extract_paddle_logs.py根据官方在log中打印的速度，在120个iter中，排除前20iter，取后100个iter的速度做平均；

extract_paddle_logs_time.py则根据log中打印出的时间，排除前20iter取后100个iter的实际运行时间计算速度。

README展示的是extract_paddle_logs.py的计算结果。

2.均值速度和中值速度

  • average_speed均值速度

  • median_speed中值速度

    每个batch size进行5次训练测试，记为一组，每一组取average_speed为均值速度，median_speed为中值速度

3.加速比以中值速度计算

脚本和表格中的 加速比 是以单机单卡下的中值速度为基准进行计算的。例如:

单机单卡情况下速度为200(samples/s)，单机2卡速度为400，单机4卡速度为700，则加速比分别为：1.0、2.0、3.5

ResNet50 v1.5 FP32

batch size = 128 & without xla

node_num gpu_num samples/s speedup
1 1 352.72 1
1 2 644.66 1.83
1 4 1358.64 3.85
1 8 2625.38 7.44
2 16 4895.27 13.88
4 32 9348.17 26.50

ResNet50 v1.5 FP16

batch size = 224 & without xla

node_num gpu_num samples/s speedup
1 1 1034.64 1
1 4 3332.87 3.22
1 8 4380.66 4.23
2 16 6358.43 6.15
4 32 10633.22 10.2

batch size = 224 & without xla & without dynamic_loss_scaling

without dynamic_loss_scaling即在测试中设置脚本(single_node_train.sh、multi_node_train.sh)参数：--use_dynamic_loss_scaling=false；开启动态loss scaling通常是为了解决fp16混合精度训练下的数据溢出问题，有助于模型收敛到正常精度，不过会略微影响训练速度。

node_num gpu_num samples/s speedup
1 1 1001.23 1
1 4 2499.34 2.5
1 8 2563.44 2.56
2 16 5165.41 5.16
4 32 9573.03 9.56

batch size = 196 & with dali & without xla

node_num gpu_num samples/s speedup
1 1 887.17 1
1 4 3598.0 4.06
1 8 6862.17 7.73
2 16 6018.46 6.78
4 32 11617.57 13.1

注：

  • 本次评测最大batch size达不到Paddle官方的256，因为Paddle官方使用的是32GB显存的Tesla V100，而我们是16GB，故使用batch_size=256会OOM（OUT OF MEMORY）
  • 本次测评得到多机加速比较低，可能是由于Paddle官方提供的脚本和配置并不是最优的，由于其没有提供原始测评时的容器镜像，故我们也无法做到对齐，测评得到的数据和Paddle官方存在较大差距。官方数据：Paddle官方fp16+dali测试结果

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