Python tf.distribute.experimental.TPUStrategy.scope用法及代码示例

用法

scope()

上下文管理器使策略成为当前策略并分配变量。

该方法返回一个上下文管理器，用法如下：

strategy = tf.distribute.MirroredStrategy(["GPU:0", "GPU:1"])
# Variable created inside scope:
with strategy.scope():
  mirrored_variable = tf.Variable(1.)
mirrored_variable
MirroredVariable:{
  0:<tf.Variable 'Variable:0' shape=() dtype=float32, numpy=1.0>,
  1:<tf.Variable 'Variable/replica_1:0' shape=() dtype=float32, numpy=1.0>
}
# Variable created outside scope:
regular_variable = tf.Variable(1.)
regular_variable
<tf.Variable 'Variable:0' shape=() dtype=float32, numpy=1.0>

输入 Strategy.scope 会发生什么？

• strategy 作为"current" 策略安装在全局上下文中。在此范围内，tf.distribute.get_strategy() 现在将返回此策略。在此范围之外，它返回默认的no-op 策略。
• 进入范围也进入“cross-replica上下文”。有关cross-replica 和副本上下文的说明，请参见tf.distribute.StrategyExtended。
• scope 内的变量创建被策略拦截。每个策略都定义了它希望如何影响变量的创建。 MirroredStrategy , TPUStrategy 和 MultiWorkerMiroredStrategy 等同步策略创建在每个副本上复制的变量，而 ParameterServerStrategy 在参数服务器上创建变量。这是使用自定义 tf.variable_creator_scope 完成的。
• 在某些策略中，还可以输入默认设备范围：在MultiWorkerMiroredStrategy中，在每个worker上输入默认设备范围"/CPU:0"。

注意：进入范围不会自动分配计算，除非是像 keras 这样的高级训练框架model.fit.如果你不使用model.fit，你需要使用strategy.run用于显式分发该计算的 API。请参阅中的示例自定义训练循环教程.

什么应该在范围内，什么应该在范围之外？

对于范围内需要发生的事情有许多要求。但是，在我们有关于正在使用哪种策略的信息的地方，我们经常为用户输入范围，因此他们不必明确地这样做(即，在范围内或范围外调用它们都可以)。

• 任何创建应该是分布式变量的变量都必须在 strategy.scope 中调用。这可以通过在作用域上下文中直接调用变量创建函数来完成，或者通过依赖另一个 API(如 strategy.run 或 keras.Model.fit 来自动为您输入它)来完成。在范围之外创建的任何变量都不会被分发，并且可能会影响性能。在 TF 中创建变量的一些常见对象是模型、优化器、度量。此类对象应始终在范围内初始化，任何可能延迟创建变量的函数(例如 Model.__call__() 、跟踪 tf.function 等)都应类似地在范围内调用。变量创建的另一个来源可以是检查点恢复 - 当变量被延迟创建时。请注意，在策略中创建的任何变量都会捕获策略信息。因此，在strategy.scope 之外读取和写入这些变量也可以无缝工作，而无需用户进入范围。
• 一些策略 API(如 strategy.run 和 strategy.reduce )需要在策略的范围内，会自动进入范围，这意味着在使用这些 API 时，您不需要自己显式地进入范围。
• 当在 strategy.scope 中创建 tf.keras.Model 时，模型对象会捕获范围信息。当调用model.compile , model.fit等高级训练框架方法时，会自动进入捕获的范围，并使用相关策略分发训练等。详细示例见分布式keras教程。警告：仅调用model(..) 不会自动进入捕获的范围——只有高级训练框架API 支持此行为：model.compile , model.fit , model.evaluate , model.predict 和model.save 都可以在范围内或范围外调用。
• 以下内容可以在范围内或范围外：
  • 创建输入数据集
  • 定义 tf.function 代表您的训练步骤
  • 保存 API，例如 tf.saved_model.save 。加载会创建变量，因此如果您想以分布式方式训练模型，则应该在范围内。
  • 检查点保存。如上所述 - checkpoint.restore 如果创建变量，有时可能需要在范围内。