CloudTuner ile Google Cloud'da HP Ayarlama

TensorFlow.org'da görüntüle Google Colab'da çalıştırın GitHub'da görüntüle Not defterini indir Kaggle logosuKaggle'da koş

Bu örnek , TensorFlow Cloud ve Google Cloud Platform'u geniş ölçekte kullanarak HP ayarlama işlerinin nasıl çalıştırılacağını göstermek için Keras-Tuner CIFAR10 örneğini temel almaktadır.

Gerekli modülleri içe aktar

import datetime
import uuid

import numpy as np
import pandas as pd
import tensorflow as tf
import os
import sys
import subprocess

from tensorflow.keras import datasets, layers, models
from sklearn.model_selection import train_test_split


! pip install -q tensorflow-cloud
import tensorflow_cloud as tfc

tf.version.VERSION

'2.6.0'

Proje Konfigürasyonları

Proje parametrelerini ayarlayın Google Cloud'a özel parametreler için Google Cloud Projesi Kurulum Talimatlarına bakın.

# Set Google Cloud Specific parameters

# TODO: Please set GCP_PROJECT_ID to your own Google Cloud project ID.
GCP_PROJECT_ID = 'YOUR_PROJECT_ID' 

# TODO: Change the Service Account Name to your own Service Account
SERVICE_ACCOUNT_NAME = 'YOUR_SERVICE_ACCOUNT_NAME'
SERVICE_ACCOUNT = f'{SERVICE_ACCOUNT_NAME}@{GCP_PROJECT_ID}.iam.gserviceaccount.com'

# TODO: set GCS_BUCKET to your own Google Cloud Storage (GCS) bucket.
GCS_BUCKET = 'YOUR_GCS_BUCKET_NAME'

# DO NOT CHANGE: Currently only the 'us-central1' region is supported.
REGION = 'us-central1'

# Set Tuning Specific parameters

# OPTIONAL: You can change the job name to any string.
JOB_NAME = 'cifar10'

# OPTIONAL:  Set Number of concurrent tuning jobs that you would like to run.
NUM_JOBS = 5

# TODO: Set the study ID for this run. Study_ID can be any unique string.
# Reusing the same Study_ID will cause the Tuner to continue tuning the
# Same Study parameters. This can be used to continue on a terminated job,
# or load stats from a previous study.
STUDY_NUMBER = '00001'
STUDY_ID = f'{GCP_PROJECT_ID}_{JOB_NAME}_{STUDY_NUMBER}'

# Setting location were training logs and checkpoints will be stored
GCS_BASE_PATH = f'gs://{GCS_BUCKET}/{JOB_NAME}/{STUDY_ID}'
TENSORBOARD_LOGS_DIR = os.path.join(GCS_BASE_PATH,"logs")

Google Cloud Projenizi kullanmak için not defterinin kimliğini doğrulama

Kaggle Not Defterleri için aşağıdaki hücreyi çalıştırmadan önce "Eklentiler"->"Google Cloud SDK"yı tıklayın.

# Using tfc.remote() to ensure this code only runs in notebook
if not tfc.remote():

    # Authentication for Kaggle Notebooks
    if "kaggle_secrets" in sys.modules:
        from kaggle_secrets import UserSecretsClient
        UserSecretsClient().set_gcloud_credentials(project=GCP_PROJECT_ID)

    # Authentication for Colab Notebooks
    if "google.colab" in sys.modules:
        from google.colab import auth
        auth.authenticate_user()
        os.environ["GOOGLE_CLOUD_PROJECT"] = GCP_PROJECT_ID

Verileri yükleyin ve hazırlayın

Ham verileri okuyun ve veri kümelerini eğitmek ve test etmek için bölün.

(x_train, y_train), (x_test, y_test) = tf.keras.datasets.cifar10.load_data()

# Setting input specific parameters
# The model expects input of dimensions (INPUT_IMG_SIZE, INPUT_IMG_SIZE, 3)
INPUT_IMG_SIZE = 32
NUM_CLASSES = 10

Model mimarisini ve hiperparametreleri tanımlama

Bu bölümde Keras Tuner Hyper Parametrelerini ve bir model oluşturma fonksiyonunu kullanarak ayar parametrelerimizi tanımlıyoruz. Model oluşturma işlevi, hp.Int('units', min_value=32, max_value=512, step=32) (belirli bir aralıktaki bir tamsayı) gibi hiperparametreleri örnekleyebileceğiniz bir hp argümanı alır.

import kerastuner
from tensorflow.keras import layers

# Configure the search space
HPS = kerastuner.engine.hyperparameters.HyperParameters()

HPS.Int('conv_blocks', 3, 5, default=3)
for i in range(5):
    HPS.Int('filters_' + str(i), 32, 256, step=32)
    HPS.Choice('pooling_' + str(i), ['avg', 'max'])
HPS.Int('hidden_size', 30, 100, step=10, default=50)
HPS.Float('dropout', 0, 0.5, step=0.1, default=0.5)
HPS.Float('learning_rate', 1e-4, 1e-2, sampling='log')

def build_model(hp):
    inputs = tf.keras.Input(shape=(INPUT_IMG_SIZE, INPUT_IMG_SIZE, 3))
    x = inputs
    for i in range(hp.get('conv_blocks')):
        filters = hp.get('filters_'+ str(i))
        for _ in range(2):
            x = layers.Conv2D(
              filters, kernel_size=(3, 3), padding='same')(x)
            x = layers.BatchNormalization()(x)
            x = layers.ReLU()(x)
        if hp.get('pooling_' + str(i)) == 'max':
            x = layers.MaxPool2D()(x)
        else:
            x = layers.AvgPool2D()(x)
    x = layers.GlobalAvgPool2D()(x)
    x = layers.Dense(hp.get('hidden_size'),
      activation='relu')(x)
    x = layers.Dropout(hp.get('dropout'))(x)
    outputs = layers.Dense(NUM_CLASSES, activation='softmax')(x)

    model = tf.keras.Model(inputs, outputs)
    model.compile(
      optimizer=tf.keras.optimizers.Adam(
        hp.get('learning_rate')),
      loss='sparse_categorical_crossentropy',
      metrics=['accuracy'])
    return model

CloudTuner'ı yapılandırın

Bu bölümde bulut ayarlayıcıyı hem uzaktan hem de yerel yürütme için yapılandırıyoruz. İkisi arasındaki temel fark dağıtım stratejisidir.

from tensorflow_cloud import CloudTuner

distribution_strategy = None
if not tfc.remote():
    # Using MirroredStrategy to use a single instance with multiple GPUs
    # during remote execution while using no strategy for local.
    distribution_strategy = tf.distribute.MirroredStrategy()

tuner = CloudTuner(
    build_model,
    project_id=GCP_PROJECT_ID,
    project_name= JOB_NAME,
    region=REGION,
    objective='accuracy',
    hyperparameters=HPS,
    max_trials=100,
    directory=GCS_BASE_PATH,
    study_id=STUDY_ID,
    overwrite=True,
    distribution_strategy=distribution_strategy)

# Configure Tensorboard logs
callbacks=[
    tf.keras.callbacks.TensorBoard(log_dir=TENSORBOARD_LOGS_DIR)]

# Setting to run tuning remotely, you can run tuner locally to validate it works first.
if tfc.remote():
    tuner.search(x=x_train, y=y_train, epochs=30, validation_split=0.2, callbacks=callbacks)

# You can uncomment the code below to run the tuner.search() locally to validate
# everything works before submitting the job to Cloud. Stop the job manually
# after one epoch.

# else:
#     tuner.search(x=x_train, y=y_train, epochs=1, validation_split=0.2, callbacks=callbacks)

Uzaktan eğitime başlayın

Bu adım, bu not defterindeki kodunuzu uzaktan yürütmeye hazırlayacak ve modeli eğitmek için uzaktan NUM_JOBS paralel çalıştırma başlatacak. İşler gönderildikten sonra Tensorboard aracılığıyla işlerin ilerleyişini izlemek için bir sonraki adıma geçebilirsiniz.

# If you are using a custom image you can install modules via requirements txt file.
with open('requirements.txt','w') as f:
    f.write('pandas==1.1.5\n')
    f.write('numpy==1.18.5\n')
    f.write('tensorflow-cloud\n')
    f.write('keras-tuner\n')

# Optional: Some recommended base images. If you provide none the system will choose one for you.
TF_GPU_IMAGE= "tensorflow/tensorflow:latest-gpu"
TF_CPU_IMAGE= "tensorflow/tensorflow:latest"


tfc.run_cloudtuner(
    distribution_strategy='auto',
    requirements_txt='requirements.txt',
    docker_config=tfc.DockerConfig(
        parent_image=TF_GPU_IMAGE,
        image_build_bucket=GCS_BUCKET
        ),
    chief_config=tfc.COMMON_MACHINE_CONFIGS['K80_4X'],
    job_labels={'job': JOB_NAME},
    service_account=SERVICE_ACCOUNT,
    num_jobs=NUM_JOBS
)

Eğitim Sonuçları

Colab örneğinizi yeniden bağlayın

Uzaktan eğitim işlerinin çoğu uzun sürüyor; Colab kullanıyorsanız eğitim sonuçları gelmeden zaman aşımına uğrayabilir. Bu durumda Colab örneğinizi yeniden bağlamak ve eğitim sonuçlarına erişmek üzere yapılandırmak için aşağıdaki bölümleri yeniden çalıştırın. Aşağıdaki bölümleri sırasıyla çalıştırın:

  1. Gerekli modülleri içe aktar
  2. Proje Konfigürasyonları
  3. Google Cloud Projenizi kullanmak için not defterinin kimliğini doğrulama

Tensorboard'u Yükle

Eğitim devam ederken sonuçları görüntülemek için Tensorboard'u kullanabilirsiniz. Sonuçların yalnızca antrenmanınız başladıktan sonra gösterileceğini unutmayın. Bu bir kaç dakika alabilir.

%load_ext tensorboard
%tensorboard --logdir $TENSORBOARD_LOGS_DIR

Eğitim varlıklarına aşağıdaki şekilde erişebilirsiniz. Sonuçların yalnızca ayarlama işiniz en az bir deneme tamamlandıktan sonra gösterileceğini unutmayın. Bu bir kaç dakika alabilir.

if not tfc.remote():
    tuner.results_summary(1)
    best_model = tuner.get_best_models(1)[0]
    best_hyperparameters = tuner.get_best_hyperparameters(1)[0]

    # References to best trial assets
    best_trial_id = tuner.oracle.get_best_trials(1)[0].trial_id
    best_trial_dir = tuner.get_trial_dir(best_trial_id)