Stimatori

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Questo documento introduce tf.estimator , un'API TensorFlow di alto livello. Gli stimatori incapsulano le seguenti azioni:

  • Formazione
  • Valutazione
  • Predizione
  • Esporta per servire

TensorFlow implementa diversi stimatori predefiniti. Gli stimatori personalizzati sono ancora supportati, ma principalmente come misura di compatibilità con le versioni precedenti. Gli estimatori personalizzati non devono essere utilizzati per il nuovo codice . Tutti gli Estimator, predefiniti o personalizzati, sono classi basate sulla classe tf.estimator.Estimator .

Per un rapido esempio, prova i tutorial di Estimator . Per una panoramica della progettazione dell'API, consulta il white paper .

Impostare

pip install -U tensorflow_datasets
import tempfile
import os

import tensorflow as tf
import tensorflow_datasets as tfds

Vantaggi

Simile a tf.keras.Model , uno estimator è un'astrazione a livello di modello. tf.estimator fornisce alcune funzionalità attualmente ancora in fase di sviluppo per tf.keras . Questi sono:

  • Formazione basata su server di parametri
  • Integrazione completa di TFX

Capacità di stima

Gli estimatori offrono i seguenti vantaggi:

  • È possibile eseguire modelli basati su Estimator su un host locale o su un ambiente multiserver distribuito senza modificare il modello. Inoltre, puoi eseguire modelli basati su Estimator su CPU, GPU o TPU senza ricodificare il tuo modello.
  • Gli estimatori forniscono un ciclo di formazione distribuito sicuro che controlla come e quando:
    • Caricare dati
    • Gestisci le eccezioni
    • Crea file di checkpoint e ripristina dagli errori
    • Salva i riepiloghi per TensorBoard

Quando si scrive un'applicazione con Estimators, è necessario separare la pipeline di input dei dati dal modello. Questa separazione semplifica gli esperimenti con diversi set di dati.

Utilizzo di stimatori predefiniti

Gli estimatori predefiniti ti consentono di lavorare a un livello concettuale molto più elevato rispetto alle API TensorFlow di base. Non devi più preoccuparti di creare il grafico o le sessioni di calcolo poiché gli estimatori gestiscono tutte le "idrauliche" per te. Inoltre, gli stimatori predefiniti consentono di sperimentare diverse architetture di modelli apportando solo modifiche minime al codice. tf.estimator.DNNClassifier , ad esempio, è una classe Estimator predefinita che addestra modelli di classificazione basati su reti neurali dense e feed-forward.

Un programma TensorFlow che si basa su uno stimatore predefinito consiste in genere nei seguenti quattro passaggi:

1. Scrivere una funzione di input

Ad esempio, è possibile creare una funzione per importare il set di allenamento e un'altra funzione per importare il set di test. Gli estimatori si aspettano che i loro input siano formattati come una coppia di oggetti:

  • Un dizionario in cui le chiavi sono nomi di funzionalità e i valori sono Tensors (o SparseTensors) contenenti i dati di funzionalità corrispondenti
  • Un Tensor contenente una o più etichette

input_fn dovrebbe restituire un tf.data.Dataset che produce coppie in quel formato.

Ad esempio, il codice seguente crea un tf.data.Dataset dal file train.csv del set di dati Titanic:

def train_input_fn():
  titanic_file = tf.keras.utils.get_file("train.csv", "https://storage.googleapis.com/tf-datasets/titanic/train.csv")
  titanic = tf.data.experimental.make_csv_dataset(
      titanic_file, batch_size=32,
      label_name="survived")
  titanic_batches = (
      titanic.cache().repeat().shuffle(500)
      .prefetch(tf.data.AUTOTUNE))
  return titanic_batches

input_fn viene eseguito in un tf.Graph e può anche restituire direttamente una coppia (features_dics, labels) contenente tensori del grafico, ma questo è soggetto a errori al di fuori di casi semplici come la restituzione di costanti.

2. Definire le colonne delle caratteristiche.

Ciascuna tf.feature_column identifica un nome di funzione, il suo tipo e qualsiasi pre-elaborazione dell'input.

Ad esempio, il frammento di codice seguente crea tre colonne di funzionalità.

  • Il primo usa la funzione age direttamente come input a virgola mobile.
  • Il secondo usa il privilegio di class come input categoriale.
  • Il terzo usa embark_town come input categoriale, ma usa il hashing trick dell'hashing per evitare la necessità di enumerare le opzioni e di impostare il numero di opzioni.

Per ulteriori informazioni, consulta l' esercitazione sulle colonne delle funzioni .

age = tf.feature_column.numeric_column('age')
cls = tf.feature_column.categorical_column_with_vocabulary_list('class', ['First', 'Second', 'Third']) 
embark = tf.feature_column.categorical_column_with_hash_bucket('embark_town', 32)

3. Istanziare lo stimatore prefabbricato pertinente.

Ad esempio, ecco un'istanza di esempio di uno stimatore predefinito denominato LinearClassifier :

model_dir = tempfile.mkdtemp()
model = tf.estimator.LinearClassifier(
    model_dir=model_dir,
    feature_columns=[embark, cls, age],
    n_classes=2
)
INFO:tensorflow:Using default config.
INFO:tensorflow:Using config: {'_model_dir': '/tmp/tmpl24pp3cp', '_tf_random_seed': None, '_save_summary_steps': 100, '_save_checkpoints_steps': None, '_save_checkpoints_secs': 600, '_session_config': allow_soft_placement: true
graph_options {
  rewrite_options {
    meta_optimizer_iterations: ONE
  }
}
, '_keep_checkpoint_max': 5, '_keep_checkpoint_every_n_hours': 10000, '_log_step_count_steps': 100, '_train_distribute': None, '_device_fn': None, '_protocol': None, '_eval_distribute': None, '_experimental_distribute': None, '_experimental_max_worker_delay_secs': None, '_session_creation_timeout_secs': 7200, '_checkpoint_save_graph_def': True, '_service': None, '_cluster_spec': ClusterSpec({}), '_task_type': 'worker', '_task_id': 0, '_global_id_in_cluster': 0, '_master': '', '_evaluation_master': '', '_is_chief': True, '_num_ps_replicas': 0, '_num_worker_replicas': 1}

Per ulteriori informazioni, puoi consultare il tutorial del classificatore lineare .

4. Chiama un metodo di formazione, valutazione o inferenza.

Tutti gli estimatori forniscono metodi di train , evaluate e predict .

model = model.train(input_fn=train_input_fn, steps=100)
WARNING:tensorflow:From /tmpfs/src/tf_docs_env/lib/python3.7/site-packages/tensorflow/python/training/training_util.py:236: Variable.initialized_value (from tensorflow.python.ops.variables) is deprecated and will be removed in a future version.
Instructions for updating:
Use Variable.read_value. Variables in 2.X are initialized automatically both in eager and graph (inside tf.defun) contexts.
INFO:tensorflow:Calling model_fn.
/tmpfs/src/tf_docs_env/lib/python3.7/site-packages/keras/engine/base_layer_v1.py:1684: UserWarning: `layer.add_variable` is deprecated and will be removed in a future version. Please use `layer.add_weight` method instead.
  warnings.warn('`layer.add_variable` is deprecated and '
WARNING:tensorflow:From /tmpfs/src/tf_docs_env/lib/python3.7/site-packages/keras/optimizer_v2/ftrl.py:147: calling Constant.__init__ (from tensorflow.python.ops.init_ops) with dtype is deprecated and will be removed in a future version.
Instructions for updating:
Call initializer instance with the dtype argument instead of passing it to the constructor
INFO:tensorflow:Done calling model_fn.
INFO:tensorflow:Create CheckpointSaverHook.
INFO:tensorflow:Graph was finalized.
INFO:tensorflow:Running local_init_op.
INFO:tensorflow:Done running local_init_op.
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners before saving checkpoint 0...
INFO:tensorflow:Saving checkpoints for 0 into /tmp/tmpl24pp3cp/model.ckpt.
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners after saving checkpoint 0...
INFO:tensorflow:loss = 0.6931472, step = 0
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners before saving checkpoint 100...
INFO:tensorflow:Saving checkpoints for 100 into /tmp/tmpl24pp3cp/model.ckpt.
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners after saving checkpoint 100...
INFO:tensorflow:Loss for final step: 0.6319582.
2021-09-22 20:49:10.453286: W tensorflow/core/kernels/data/cache_dataset_ops.cc:768] The calling iterator did not fully read the dataset being cached. In order to avoid unexpected truncation of the dataset, the partially cached contents of the dataset  will be discarded. This can happen if you have an input pipeline similar to `dataset.cache().take(k).repeat()`. You should use `dataset.take(k).cache().repeat()` instead.
result = model.evaluate(train_input_fn, steps=10)

for key, value in result.items():
  print(key, ":", value)
INFO:tensorflow:Calling model_fn.
INFO:tensorflow:Done calling model_fn.
INFO:tensorflow:Starting evaluation at 2021-09-22T20:49:11
INFO:tensorflow:Graph was finalized.
INFO:tensorflow:Restoring parameters from /tmp/tmpl24pp3cp/model.ckpt-100
INFO:tensorflow:Running local_init_op.
INFO:tensorflow:Done running local_init_op.
INFO:tensorflow:Evaluation [1/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [2/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [3/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [4/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [5/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [6/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [7/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [8/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [9/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [10/10]
INFO:tensorflow:Inference Time : 0.74609s
INFO:tensorflow:Finished evaluation at 2021-09-22-20:49:12
INFO:tensorflow:Saving dict for global step 100: accuracy = 0.734375, accuracy_baseline = 0.640625, auc = 0.7373913, auc_precision_recall = 0.64306235, average_loss = 0.563341, global_step = 100, label/mean = 0.359375, loss = 0.563341, precision = 0.734375, prediction/mean = 0.3463129, recall = 0.40869564
INFO:tensorflow:Saving 'checkpoint_path' summary for global step 100: /tmp/tmpl24pp3cp/model.ckpt-100
accuracy : 0.734375
accuracy_baseline : 0.640625
auc : 0.7373913
auc_precision_recall : 0.64306235
average_loss : 0.563341
label/mean : 0.359375
loss : 0.563341
precision : 0.734375
prediction/mean : 0.3463129
recall : 0.40869564
global_step : 100
2021-09-22 20:49:12.168629: W tensorflow/core/kernels/data/cache_dataset_ops.cc:768] The calling iterator did not fully read the dataset being cached. In order to avoid unexpected truncation of the dataset, the partially cached contents of the dataset  will be discarded. This can happen if you have an input pipeline similar to `dataset.cache().take(k).repeat()`. You should use `dataset.take(k).cache().repeat()` instead.
for pred in model.predict(train_input_fn):
  for key, value in pred.items():
    print(key, ":", value)
  break
INFO:tensorflow:Calling model_fn.
INFO:tensorflow:Done calling model_fn.
INFO:tensorflow:Graph was finalized.
INFO:tensorflow:Restoring parameters from /tmp/tmpl24pp3cp/model.ckpt-100
INFO:tensorflow:Running local_init_op.
INFO:tensorflow:Done running local_init_op.
logits : [-1.5173098]
logistic : [0.17985801]
probabilities : [0.820142   0.17985801]
class_ids : [0]
classes : [b'0']
all_class_ids : [0 1]
all_classes : [b'0' b'1']
2021-09-22 20:49:13.076528: W tensorflow/core/kernels/data/cache_dataset_ops.cc:768] The calling iterator did not fully read the dataset being cached. In order to avoid unexpected truncation of the dataset, the partially cached contents of the dataset  will be discarded. This can happen if you have an input pipeline similar to `dataset.cache().take(k).repeat()`. You should use `dataset.take(k).cache().repeat()` instead.

Vantaggi degli estimatori prefabbricati

Gli stimatori predefiniti codificano le migliori pratiche, offrendo i seguenti vantaggi:

  • Migliori pratiche per determinare dove devono essere eseguite diverse parti del grafo computazionale, implementando strategie su una singola macchina o su un cluster.
  • Migliori pratiche per la scrittura di eventi (riassunti) e riepiloghi universalmente utili.

Se non utilizzi stimatori predefiniti, devi implementare tu stesso le funzionalità precedenti.

Stimatori personalizzati

Il cuore di ogni strumento di stima, sia esso prefabbricato o personalizzato, è la sua funzione modello , model_fn , che è un metodo che crea grafici per l'addestramento, la valutazione e la previsione. Quando si utilizza uno stimatore predefinito, qualcun altro ha già implementato la funzione del modello. Quando ti affidi a uno stimatore personalizzato, devi scrivere tu stesso la funzione del modello.

Crea uno stimatore da un modello Keras

Puoi convertire i modelli Keras esistenti in Estimator con tf.keras.estimator.model_to_estimator . Ciò è utile se si desidera modernizzare il codice del modello, ma la pipeline di formazione richiede ancora stimatori.

Crea un'istanza di un modello Keras MobileNet V2 e compila il modello con l'ottimizzatore, la perdita e le metriche con cui allenarti:

keras_mobilenet_v2 = tf.keras.applications.MobileNetV2(
    input_shape=(160, 160, 3), include_top=False)
keras_mobilenet_v2.trainable = False

estimator_model = tf.keras.Sequential([
    keras_mobilenet_v2,
    tf.keras.layers.GlobalAveragePooling2D(),
    tf.keras.layers.Dense(1)
])

# Compile the model
estimator_model.compile(
    optimizer='adam',
    loss=tf.keras.losses.BinaryCrossentropy(from_logits=True),
    metrics=['accuracy'])
Downloading data from https://storage.googleapis.com/tensorflow/keras-applications/mobilenet_v2/mobilenet_v2_weights_tf_dim_ordering_tf_kernels_1.0_160_no_top.h5
9412608/9406464 [==============================] - 0s 0us/step
9420800/9406464 [==============================] - 0s 0us/step

Crea uno Estimator dal modello Keras compilato. Lo stato del modello iniziale del modello Keras è conservato nello Estimator creato:

est_mobilenet_v2 = tf.keras.estimator.model_to_estimator(keras_model=estimator_model)
INFO:tensorflow:Using default config.
WARNING:tensorflow:Using temporary folder as model directory: /tmp/tmpmosnmied
INFO:tensorflow:Using the Keras model provided.
/tmpfs/src/tf_docs_env/lib/python3.7/site-packages/keras/backend.py:401: UserWarning: `tf.keras.backend.set_learning_phase` is deprecated and will be removed after 2020-10-11. To update it, simply pass a True/False value to the `training` argument of the `__call__` method of your layer or model.
  warnings.warn('`tf.keras.backend.set_learning_phase` is deprecated and '
/tmpfs/src/tf_docs_env/lib/python3.7/site-packages/keras/utils/generic_utils.py:497: CustomMaskWarning: Custom mask layers require a config and must override get_config. When loading, the custom mask layer must be passed to the custom_objects argument.
  category=CustomMaskWarning)
INFO:tensorflow:Using config: {'_model_dir': '/tmp/tmpmosnmied', '_tf_random_seed': None, '_save_summary_steps': 100, '_save_checkpoints_steps': None, '_save_checkpoints_secs': 600, '_session_config': allow_soft_placement: true
graph_options {
  rewrite_options {
    meta_optimizer_iterations: ONE
  }
}
, '_keep_checkpoint_max': 5, '_keep_checkpoint_every_n_hours': 10000, '_log_step_count_steps': 100, '_train_distribute': None, '_device_fn': None, '_protocol': None, '_eval_distribute': None, '_experimental_distribute': None, '_experimental_max_worker_delay_secs': None, '_session_creation_timeout_secs': 7200, '_checkpoint_save_graph_def': True, '_service': None, '_cluster_spec': ClusterSpec({}), '_task_type': 'worker', '_task_id': 0, '_global_id_in_cluster': 0, '_master': '', '_evaluation_master': '', '_is_chief': True, '_num_ps_replicas': 0, '_num_worker_replicas': 1}

Trattate lo Estimator derivato come fareste con qualsiasi altro Estimator .

IMG_SIZE = 160  # All images will be resized to 160x160

def preprocess(image, label):
  image = tf.cast(image, tf.float32)
  image = (image/127.5) - 1
  image = tf.image.resize(image, (IMG_SIZE, IMG_SIZE))
  return image, label
def train_input_fn(batch_size):
  data = tfds.load('cats_vs_dogs', as_supervised=True)
  train_data = data['train']
  train_data = train_data.map(preprocess).shuffle(500).batch(batch_size)
  return train_data

Per eseguire l'allenamento, chiama la funzione treno di Estimator:

est_mobilenet_v2.train(input_fn=lambda: train_input_fn(32), steps=50)
INFO:tensorflow:Calling model_fn.
INFO:tensorflow:Calling model_fn.
INFO:tensorflow:Done calling model_fn.
INFO:tensorflow:Done calling model_fn.
INFO:tensorflow:Warm-starting with WarmStartSettings: WarmStartSettings(ckpt_to_initialize_from='/tmp/tmpmosnmied/keras/keras_model.ckpt', vars_to_warm_start='.*', var_name_to_vocab_info={}, var_name_to_prev_var_name={})
INFO:tensorflow:Warm-starting with WarmStartSettings: WarmStartSettings(ckpt_to_initialize_from='/tmp/tmpmosnmied/keras/keras_model.ckpt', vars_to_warm_start='.*', var_name_to_vocab_info={}, var_name_to_prev_var_name={})
INFO:tensorflow:Warm-starting from: /tmp/tmpmosnmied/keras/keras_model.ckpt
INFO:tensorflow:Warm-starting from: /tmp/tmpmosnmied/keras/keras_model.ckpt
INFO:tensorflow:Warm-starting variables only in TRAINABLE_VARIABLES.
INFO:tensorflow:Warm-starting variables only in TRAINABLE_VARIABLES.
INFO:tensorflow:Warm-started 158 variables.
INFO:tensorflow:Warm-started 158 variables.
INFO:tensorflow:Create CheckpointSaverHook.
INFO:tensorflow:Create CheckpointSaverHook.
INFO:tensorflow:Graph was finalized.
INFO:tensorflow:Graph was finalized.
INFO:tensorflow:Running local_init_op.
INFO:tensorflow:Running local_init_op.
INFO:tensorflow:Done running local_init_op.
INFO:tensorflow:Done running local_init_op.
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners before saving checkpoint 0...
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners before saving checkpoint 0...
INFO:tensorflow:Saving checkpoints for 0 into /tmp/tmpmosnmied/model.ckpt.
INFO:tensorflow:Saving checkpoints for 0 into /tmp/tmpmosnmied/model.ckpt.
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners after saving checkpoint 0...
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners after saving checkpoint 0...
INFO:tensorflow:loss = 0.6994096, step = 0
INFO:tensorflow:loss = 0.6994096, step = 0
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners before saving checkpoint 50...
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners before saving checkpoint 50...
INFO:tensorflow:Saving checkpoints for 50 into /tmp/tmpmosnmied/model.ckpt.
INFO:tensorflow:Saving checkpoints for 50 into /tmp/tmpmosnmied/model.ckpt.
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners after saving checkpoint 50...
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners after saving checkpoint 50...
INFO:tensorflow:Loss for final step: 0.68789804.
INFO:tensorflow:Loss for final step: 0.68789804.
<tensorflow_estimator.python.estimator.estimator.EstimatorV2 at 0x7f4b1c1e9890>

Allo stesso modo, per valutare, chiama la funzione di valutazione dello stimatore:

est_mobilenet_v2.evaluate(input_fn=lambda: train_input_fn(32), steps=10)
INFO:tensorflow:Calling model_fn.
INFO:tensorflow:Calling model_fn.
/tmpfs/src/tf_docs_env/lib/python3.7/site-packages/keras/engine/training.py:2470: UserWarning: `Model.state_updates` will be removed in a future version. This property should not be used in TensorFlow 2.0, as `updates` are applied automatically.
  warnings.warn('`Model.state_updates` will be removed in a future version. '
INFO:tensorflow:Done calling model_fn.
INFO:tensorflow:Done calling model_fn.
INFO:tensorflow:Starting evaluation at 2021-09-22T20:49:36
INFO:tensorflow:Starting evaluation at 2021-09-22T20:49:36
INFO:tensorflow:Graph was finalized.
INFO:tensorflow:Graph was finalized.
INFO:tensorflow:Restoring parameters from /tmp/tmpmosnmied/model.ckpt-50
INFO:tensorflow:Restoring parameters from /tmp/tmpmosnmied/model.ckpt-50
INFO:tensorflow:Running local_init_op.
INFO:tensorflow:Running local_init_op.
INFO:tensorflow:Done running local_init_op.
INFO:tensorflow:Done running local_init_op.
INFO:tensorflow:Evaluation [1/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [1/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [2/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [2/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [3/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [3/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [4/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [4/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [5/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [5/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [6/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [6/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [7/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [7/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [8/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [8/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [9/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [9/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [10/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [10/10]
INFO:tensorflow:Inference Time : 3.89658s
INFO:tensorflow:Inference Time : 3.89658s
INFO:tensorflow:Finished evaluation at 2021-09-22-20:49:39
INFO:tensorflow:Finished evaluation at 2021-09-22-20:49:39
INFO:tensorflow:Saving dict for global step 50: accuracy = 0.525, global_step = 50, loss = 0.6723582
INFO:tensorflow:Saving dict for global step 50: accuracy = 0.525, global_step = 50, loss = 0.6723582
INFO:tensorflow:Saving 'checkpoint_path' summary for global step 50: /tmp/tmpmosnmied/model.ckpt-50
INFO:tensorflow:Saving 'checkpoint_path' summary for global step 50: /tmp/tmpmosnmied/model.ckpt-50
{'accuracy': 0.525, 'loss': 0.6723582, 'global_step': 50}

Per maggiori dettagli, fare riferimento alla documentazione per tf.keras.estimator.model_to_estimator .

Salvataggio di checkpoint basati su oggetti con Estimator

Per impostazione predefinita, gli estimatori salvano i checkpoint con nomi di variabili anziché il grafico oggetto descritto nella guida Checkpoint . tf.train.Checkpoint leggerà i checkpoint basati sui nomi, ma i nomi delle variabili possono cambiare quando si spostano parti di un modello al di fuori di model_fn di Estimator. Per la compatibilità con le versioni successive, il salvataggio dei checkpoint basati su oggetti rende più semplice addestrare un modello all'interno di uno stimatore e quindi utilizzarlo al di fuori di uno.

import tensorflow.compat.v1 as tf_compat
def toy_dataset():
  inputs = tf.range(10.)[:, None]
  labels = inputs * 5. + tf.range(5.)[None, :]
  return tf.data.Dataset.from_tensor_slices(
    dict(x=inputs, y=labels)).repeat().batch(2)
class Net(tf.keras.Model):
  """A simple linear model."""

  def __init__(self):
    super(Net, self).__init__()
    self.l1 = tf.keras.layers.Dense(5)

  def call(self, x):
    return self.l1(x)
def model_fn(features, labels, mode):
  net = Net()
  opt = tf.keras.optimizers.Adam(0.1)
  ckpt = tf.train.Checkpoint(step=tf_compat.train.get_global_step(),
                             optimizer=opt, net=net)
  with tf.GradientTape() as tape:
    output = net(features['x'])
    loss = tf.reduce_mean(tf.abs(output - features['y']))
  variables = net.trainable_variables
  gradients = tape.gradient(loss, variables)
  return tf.estimator.EstimatorSpec(
    mode,
    loss=loss,
    train_op=tf.group(opt.apply_gradients(zip(gradients, variables)),
                      ckpt.step.assign_add(1)),
    # Tell the Estimator to save "ckpt" in an object-based format.
    scaffold=tf_compat.train.Scaffold(saver=ckpt))

tf.keras.backend.clear_session()
est = tf.estimator.Estimator(model_fn, './tf_estimator_example/')
est.train(toy_dataset, steps=10)
INFO:tensorflow:Using default config.
INFO:tensorflow:Using default config.
INFO:tensorflow:Using config: {'_model_dir': './tf_estimator_example/', '_tf_random_seed': None, '_save_summary_steps': 100, '_save_checkpoints_steps': None, '_save_checkpoints_secs': 600, '_session_config': allow_soft_placement: true
graph_options {
  rewrite_options {
    meta_optimizer_iterations: ONE
  }
}
, '_keep_checkpoint_max': 5, '_keep_checkpoint_every_n_hours': 10000, '_log_step_count_steps': 100, '_train_distribute': None, '_device_fn': None, '_protocol': None, '_eval_distribute': None, '_experimental_distribute': None, '_experimental_max_worker_delay_secs': None, '_session_creation_timeout_secs': 7200, '_checkpoint_save_graph_def': True, '_service': None, '_cluster_spec': ClusterSpec({}), '_task_type': 'worker', '_task_id': 0, '_global_id_in_cluster': 0, '_master': '', '_evaluation_master': '', '_is_chief': True, '_num_ps_replicas': 0, '_num_worker_replicas': 1}
INFO:tensorflow:Using config: {'_model_dir': './tf_estimator_example/', '_tf_random_seed': None, '_save_summary_steps': 100, '_save_checkpoints_steps': None, '_save_checkpoints_secs': 600, '_session_config': allow_soft_placement: true
graph_options {
  rewrite_options {
    meta_optimizer_iterations: ONE
  }
}
, '_keep_checkpoint_max': 5, '_keep_checkpoint_every_n_hours': 10000, '_log_step_count_steps': 100, '_train_distribute': None, '_device_fn': None, '_protocol': None, '_eval_distribute': None, '_experimental_distribute': None, '_experimental_max_worker_delay_secs': None, '_session_creation_timeout_secs': 7200, '_checkpoint_save_graph_def': True, '_service': None, '_cluster_spec': ClusterSpec({}), '_task_type': 'worker', '_task_id': 0, '_global_id_in_cluster': 0, '_master': '', '_evaluation_master': '', '_is_chief': True, '_num_ps_replicas': 0, '_num_worker_replicas': 1}
INFO:tensorflow:Calling model_fn.
INFO:tensorflow:Calling model_fn.
INFO:tensorflow:Done calling model_fn.
INFO:tensorflow:Done calling model_fn.
INFO:tensorflow:Create CheckpointSaverHook.
INFO:tensorflow:Create CheckpointSaverHook.
INFO:tensorflow:Graph was finalized.
INFO:tensorflow:Graph was finalized.
INFO:tensorflow:Running local_init_op.
INFO:tensorflow:Running local_init_op.
INFO:tensorflow:Done running local_init_op.
INFO:tensorflow:Done running local_init_op.
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners before saving checkpoint 0...
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners before saving checkpoint 0...
INFO:tensorflow:Saving checkpoints for 0 into ./tf_estimator_example/model.ckpt.
INFO:tensorflow:Saving checkpoints for 0 into ./tf_estimator_example/model.ckpt.
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners after saving checkpoint 0...
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners after saving checkpoint 0...
INFO:tensorflow:loss = 4.659403, step = 0
INFO:tensorflow:loss = 4.659403, step = 0
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners before saving checkpoint 10...
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners before saving checkpoint 10...
INFO:tensorflow:Saving checkpoints for 10 into ./tf_estimator_example/model.ckpt.
INFO:tensorflow:Saving checkpoints for 10 into ./tf_estimator_example/model.ckpt.
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners after saving checkpoint 10...
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners after saving checkpoint 10...
INFO:tensorflow:Loss for final step: 39.58891.
INFO:tensorflow:Loss for final step: 39.58891.
<tensorflow_estimator.python.estimator.estimator.EstimatorV2 at 0x7f4b7c451fd0>

tf.train.Checkpoint può quindi caricare i checkpoint di Estimator dalla sua model_dir .

opt = tf.keras.optimizers.Adam(0.1)
net = Net()
ckpt = tf.train.Checkpoint(
  step=tf.Variable(1, dtype=tf.int64), optimizer=opt, net=net)
ckpt.restore(tf.train.latest_checkpoint('./tf_estimator_example/'))
ckpt.step.numpy()  # From est.train(..., steps=10)
10

Modelli salvati dagli estimatori

Gli estimatori esportano i modelli salvati tramite tf.Estimator.export_saved_model .

input_column = tf.feature_column.numeric_column("x")

estimator = tf.estimator.LinearClassifier(feature_columns=[input_column])

def input_fn():
  return tf.data.Dataset.from_tensor_slices(
    ({"x": [1., 2., 3., 4.]}, [1, 1, 0, 0])).repeat(200).shuffle(64).batch(16)
estimator.train(input_fn)
INFO:tensorflow:Using default config.
INFO:tensorflow:Using default config.
WARNING:tensorflow:Using temporary folder as model directory: /tmp/tmp30_d7xz6
WARNING:tensorflow:Using temporary folder as model directory: /tmp/tmp30_d7xz6
INFO:tensorflow:Using config: {'_model_dir': '/tmp/tmp30_d7xz6', '_tf_random_seed': None, '_save_summary_steps': 100, '_save_checkpoints_steps': None, '_save_checkpoints_secs': 600, '_session_config': allow_soft_placement: true
graph_options {
  rewrite_options {
    meta_optimizer_iterations: ONE
  }
}
, '_keep_checkpoint_max': 5, '_keep_checkpoint_every_n_hours': 10000, '_log_step_count_steps': 100, '_train_distribute': None, '_device_fn': None, '_protocol': None, '_eval_distribute': None, '_experimental_distribute': None, '_experimental_max_worker_delay_secs': None, '_session_creation_timeout_secs': 7200, '_checkpoint_save_graph_def': True, '_service': None, '_cluster_spec': ClusterSpec({}), '_task_type': 'worker', '_task_id': 0, '_global_id_in_cluster': 0, '_master': '', '_evaluation_master': '', '_is_chief': True, '_num_ps_replicas': 0, '_num_worker_replicas': 1}
INFO:tensorflow:Using config: {'_model_dir': '/tmp/tmp30_d7xz6', '_tf_random_seed': None, '_save_summary_steps': 100, '_save_checkpoints_steps': None, '_save_checkpoints_secs': 600, '_session_config': allow_soft_placement: true
graph_options {
  rewrite_options {
    meta_optimizer_iterations: ONE
  }
}
, '_keep_checkpoint_max': 5, '_keep_checkpoint_every_n_hours': 10000, '_log_step_count_steps': 100, '_train_distribute': None, '_device_fn': None, '_protocol': None, '_eval_distribute': None, '_experimental_distribute': None, '_experimental_max_worker_delay_secs': None, '_session_creation_timeout_secs': 7200, '_checkpoint_save_graph_def': True, '_service': None, '_cluster_spec': ClusterSpec({}), '_task_type': 'worker', '_task_id': 0, '_global_id_in_cluster': 0, '_master': '', '_evaluation_master': '', '_is_chief': True, '_num_ps_replicas': 0, '_num_worker_replicas': 1}
INFO:tensorflow:Calling model_fn.
INFO:tensorflow:Calling model_fn.
INFO:tensorflow:Done calling model_fn.
INFO:tensorflow:Done calling model_fn.
INFO:tensorflow:Create CheckpointSaverHook.
INFO:tensorflow:Create CheckpointSaverHook.
INFO:tensorflow:Graph was finalized.
INFO:tensorflow:Graph was finalized.
INFO:tensorflow:Running local_init_op.
INFO:tensorflow:Running local_init_op.
INFO:tensorflow:Done running local_init_op.
INFO:tensorflow:Done running local_init_op.
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners before saving checkpoint 0...
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners before saving checkpoint 0...
INFO:tensorflow:Saving checkpoints for 0 into /tmp/tmp30_d7xz6/model.ckpt.
INFO:tensorflow:Saving checkpoints for 0 into /tmp/tmp30_d7xz6/model.ckpt.
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners after saving checkpoint 0...
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners after saving checkpoint 0...
INFO:tensorflow:loss = 0.6931472, step = 0
INFO:tensorflow:loss = 0.6931472, step = 0
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners before saving checkpoint 50...
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners before saving checkpoint 50...
INFO:tensorflow:Saving checkpoints for 50 into /tmp/tmp30_d7xz6/model.ckpt.
INFO:tensorflow:Saving checkpoints for 50 into /tmp/tmp30_d7xz6/model.ckpt.
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners after saving checkpoint 50...
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners after saving checkpoint 50...
INFO:tensorflow:Loss for final step: 0.4022895.
INFO:tensorflow:Loss for final step: 0.4022895.
<tensorflow_estimator.python.estimator.canned.linear.LinearClassifierV2 at 0x7f4b1c10fd10>

Per salvare uno Estimator devi creare un serving_input_receiver . Questa funzione crea una parte di un tf.Graph che analizza i dati grezzi ricevuti da SavedModel.

Il modulo tf.estimator.export contiene funzioni per aiutare a costruire questi receivers .

Il codice seguente crea un ricevitore, basato su feature_columns , che accetta buffer di protocollo serializzati tf.Example , che vengono spesso usati con tf-serving .

tmpdir = tempfile.mkdtemp()

serving_input_fn = tf.estimator.export.build_parsing_serving_input_receiver_fn(
  tf.feature_column.make_parse_example_spec([input_column]))

estimator_base_path = os.path.join(tmpdir, 'from_estimator')
estimator_path = estimator.export_saved_model(estimator_base_path, serving_input_fn)
INFO:tensorflow:Calling model_fn.
INFO:tensorflow:Calling model_fn.
INFO:tensorflow:Done calling model_fn.
INFO:tensorflow:Done calling model_fn.
WARNING:tensorflow:From /tmpfs/src/tf_docs_env/lib/python3.7/site-packages/tensorflow/python/saved_model/signature_def_utils_impl.py:145: build_tensor_info (from tensorflow.python.saved_model.utils_impl) is deprecated and will be removed in a future version.
Instructions for updating:
This function will only be available through the v1 compatibility library as tf.compat.v1.saved_model.utils.build_tensor_info or tf.compat.v1.saved_model.build_tensor_info.
WARNING:tensorflow:From /tmpfs/src/tf_docs_env/lib/python3.7/site-packages/tensorflow/python/saved_model/signature_def_utils_impl.py:145: build_tensor_info (from tensorflow.python.saved_model.utils_impl) is deprecated and will be removed in a future version.
Instructions for updating:
This function will only be available through the v1 compatibility library as tf.compat.v1.saved_model.utils.build_tensor_info or tf.compat.v1.saved_model.build_tensor_info.
INFO:tensorflow:Signatures INCLUDED in export for Classify: ['serving_default', 'classification']
INFO:tensorflow:Signatures INCLUDED in export for Classify: ['serving_default', 'classification']
INFO:tensorflow:Signatures INCLUDED in export for Regress: ['regression']
INFO:tensorflow:Signatures INCLUDED in export for Regress: ['regression']
INFO:tensorflow:Signatures INCLUDED in export for Predict: ['predict']
INFO:tensorflow:Signatures INCLUDED in export for Predict: ['predict']
INFO:tensorflow:Signatures INCLUDED in export for Train: None
INFO:tensorflow:Signatures INCLUDED in export for Train: None
INFO:tensorflow:Signatures INCLUDED in export for Eval: None
INFO:tensorflow:Signatures INCLUDED in export for Eval: None
INFO:tensorflow:Restoring parameters from /tmp/tmp30_d7xz6/model.ckpt-50
INFO:tensorflow:Restoring parameters from /tmp/tmp30_d7xz6/model.ckpt-50
INFO:tensorflow:Assets added to graph.
INFO:tensorflow:Assets added to graph.
INFO:tensorflow:No assets to write.
INFO:tensorflow:No assets to write.
INFO:tensorflow:SavedModel written to: /tmp/tmpi_szzuj1/from_estimator/temp-1632343781/saved_model.pb
INFO:tensorflow:SavedModel written to: /tmp/tmpi_szzuj1/from_estimator/temp-1632343781/saved_model.pb

Puoi anche caricare ed eseguire quel modello, da Python:

imported = tf.saved_model.load(estimator_path)

def predict(x):
  example = tf.train.Example()
  example.features.feature["x"].float_list.value.extend([x])
  return imported.signatures["predict"](
    examples=tf.constant([example.SerializeToString()]))
print(predict(1.5))
print(predict(3.5))
{'class_ids': <tf.Tensor: shape=(1, 1), dtype=int64, numpy=array([[1]])>, 'classes': <tf.Tensor: shape=(1, 1), dtype=string, numpy=array([[b'1']], dtype=object)>, 'all_classes': <tf.Tensor: shape=(1, 2), dtype=string, numpy=array([[b'0', b'1']], dtype=object)>, 'all_class_ids': <tf.Tensor: shape=(1, 2), dtype=int32, numpy=array([[0, 1]], dtype=int32)>, 'logits': <tf.Tensor: shape=(1, 1), dtype=float32, numpy=array([[0.2974025]], dtype=float32)>, 'logistic': <tf.Tensor: shape=(1, 1), dtype=float32, numpy=array([[0.5738074]], dtype=float32)>, 'probabilities': <tf.Tensor: shape=(1, 2), dtype=float32, numpy=array([[0.42619258, 0.5738074 ]], dtype=float32)>}
{'class_ids': <tf.Tensor: shape=(1, 1), dtype=int64, numpy=array([[0]])>, 'classes': <tf.Tensor: shape=(1, 1), dtype=string, numpy=array([[b'0']], dtype=object)>, 'all_classes': <tf.Tensor: shape=(1, 2), dtype=string, numpy=array([[b'0', b'1']], dtype=object)>, 'all_class_ids': <tf.Tensor: shape=(1, 2), dtype=int32, numpy=array([[0, 1]], dtype=int32)>, 'logits': <tf.Tensor: shape=(1, 1), dtype=float32, numpy=array([[-1.1919093]], dtype=float32)>, 'logistic': <tf.Tensor: shape=(1, 1), dtype=float32, numpy=array([[0.23291764]], dtype=float32)>, 'probabilities': <tf.Tensor: shape=(1, 2), dtype=float32, numpy=array([[0.7670824 , 0.23291762]], dtype=float32)>}

tf.estimator.export.build_raw_serving_input_receiver_fn consente di creare funzioni di input che accettano tensori grezzi anziché tf.train.Example s.

Utilizzo di tf.distribute.Strategy con Estimator (supporto limitato)

tf.estimator è un'API TensorFlow di addestramento distribuito che originariamente supportava l'approccio server dei parametri asincroni. tf.estimator ora supporta tf.distribute.Strategy . Se stai usando tf.estimator , puoi passare alla formazione distribuita con pochissime modifiche al tuo codice. Con questo, gli utenti di Estimator possono ora fare formazione distribuita sincrona su più GPU e più lavoratori, oltre a utilizzare TPU. Questo supporto in Estimator è, tuttavia, limitato. Consulta la sezione Cosa è supportato ora di seguito per maggiori dettagli.

L'uso di tf.distribute.Strategy con Estimator è leggermente diverso rispetto al caso Keras. Invece di usare strategy.scope , ora passi l'oggetto strategia in RunConfig per Estimator.

È possibile fare riferimento alla guida alla formazione distribuita per ulteriori informazioni.

Ecco un frammento di codice che lo mostra con uno Estimator LinearRegressor e MirroredStrategy premade:

mirrored_strategy = tf.distribute.MirroredStrategy()
config = tf.estimator.RunConfig(
    train_distribute=mirrored_strategy, eval_distribute=mirrored_strategy)
regressor = tf.estimator.LinearRegressor(
    feature_columns=[tf.feature_column.numeric_column('feats')],
    optimizer='SGD',
    config=config)
INFO:tensorflow:Using MirroredStrategy with devices ('/job:localhost/replica:0/task:0/device:GPU:0',)
INFO:tensorflow:Using MirroredStrategy with devices ('/job:localhost/replica:0/task:0/device:GPU:0',)
INFO:tensorflow:Initializing RunConfig with distribution strategies.
INFO:tensorflow:Initializing RunConfig with distribution strategies.
INFO:tensorflow:Not using Distribute Coordinator.
INFO:tensorflow:Not using Distribute Coordinator.
WARNING:tensorflow:Using temporary folder as model directory: /tmp/tmpftw63jyd
WARNING:tensorflow:Using temporary folder as model directory: /tmp/tmpftw63jyd
INFO:tensorflow:Using config: {'_model_dir': '/tmp/tmpftw63jyd', '_tf_random_seed': None, '_save_summary_steps': 100, '_save_checkpoints_steps': None, '_save_checkpoints_secs': 600, '_session_config': allow_soft_placement: true
graph_options {
  rewrite_options {
    meta_optimizer_iterations: ONE
  }
}
, '_keep_checkpoint_max': 5, '_keep_checkpoint_every_n_hours': 10000, '_log_step_count_steps': 100, '_train_distribute': <tensorflow.python.distribute.mirrored_strategy.MirroredStrategy object at 0x7f4b0c04c050>, '_device_fn': None, '_protocol': None, '_eval_distribute': <tensorflow.python.distribute.mirrored_strategy.MirroredStrategy object at 0x7f4b0c04c050>, '_experimental_distribute': None, '_experimental_max_worker_delay_secs': None, '_session_creation_timeout_secs': 7200, '_checkpoint_save_graph_def': True, '_service': None, '_cluster_spec': ClusterSpec({}), '_task_type': 'worker', '_task_id': 0, '_global_id_in_cluster': 0, '_master': '', '_evaluation_master': '', '_is_chief': True, '_num_ps_replicas': 0, '_num_worker_replicas': 1, '_distribute_coordinator_mode': None}
INFO:tensorflow:Using config: {'_model_dir': '/tmp/tmpftw63jyd', '_tf_random_seed': None, '_save_summary_steps': 100, '_save_checkpoints_steps': None, '_save_checkpoints_secs': 600, '_session_config': allow_soft_placement: true
graph_options {
  rewrite_options {
    meta_optimizer_iterations: ONE
  }
}
, '_keep_checkpoint_max': 5, '_keep_checkpoint_every_n_hours': 10000, '_log_step_count_steps': 100, '_train_distribute': <tensorflow.python.distribute.mirrored_strategy.MirroredStrategy object at 0x7f4b0c04c050>, '_device_fn': None, '_protocol': None, '_eval_distribute': <tensorflow.python.distribute.mirrored_strategy.MirroredStrategy object at 0x7f4b0c04c050>, '_experimental_distribute': None, '_experimental_max_worker_delay_secs': None, '_session_creation_timeout_secs': 7200, '_checkpoint_save_graph_def': True, '_service': None, '_cluster_spec': ClusterSpec({}), '_task_type': 'worker', '_task_id': 0, '_global_id_in_cluster': 0, '_master': '', '_evaluation_master': '', '_is_chief': True, '_num_ps_replicas': 0, '_num_worker_replicas': 1, '_distribute_coordinator_mode': None}

Qui si utilizza uno stimatore predefinito, ma lo stesso codice funziona anche con uno stimatore personalizzato. train_distribute determina come verrà distribuita la formazione e eval_distribute determina come verrà distribuita la valutazione. Questa è un'altra differenza rispetto a Keras, dove usi la stessa strategia sia per l'allenamento che per la valutazione.

Ora puoi addestrare e valutare questo stimatore con una funzione di input:

def input_fn():
  dataset = tf.data.Dataset.from_tensors(({"feats":[1.]}, [1.]))
  return dataset.repeat(1000).batch(10)
regressor.train(input_fn=input_fn, steps=10)
regressor.evaluate(input_fn=input_fn, steps=10)
INFO:tensorflow:Calling model_fn.
/tmpfs/src/tf_docs_env/lib/python3.7/site-packages/tensorflow/python/data/ops/dataset_ops.py:374: UserWarning: To make it possible to preserve tf.data options across serialization boundaries, their implementation has moved to be part of the TensorFlow graph. As a consequence, the options value is in general no longer known at graph construction time. Invoking this method in graph mode retains the legacy behavior of the original implementation, but note that the returned value might not reflect the actual value of the options.
  warnings.warn("To make it possible to preserve tf.data options across "
INFO:tensorflow:Calling model_fn.
INFO:tensorflow:Done calling model_fn.
INFO:tensorflow:Done calling model_fn.
INFO:tensorflow:Create CheckpointSaverHook.
INFO:tensorflow:Create CheckpointSaverHook.
WARNING:tensorflow:From /tmpfs/src/tf_docs_env/lib/python3.7/site-packages/tensorflow_estimator/python/estimator/util.py:95: DistributedIteratorV1.initialize (from tensorflow.python.distribute.input_lib) is deprecated and will be removed in a future version.
Instructions for updating:
Use the iterator's `initializer` property instead.
WARNING:tensorflow:From /tmpfs/src/tf_docs_env/lib/python3.7/site-packages/tensorflow_estimator/python/estimator/util.py:95: DistributedIteratorV1.initialize (from tensorflow.python.distribute.input_lib) is deprecated and will be removed in a future version.
Instructions for updating:
Use the iterator's `initializer` property instead.
INFO:tensorflow:Graph was finalized.
INFO:tensorflow:Graph was finalized.
INFO:tensorflow:Running local_init_op.
INFO:tensorflow:Running local_init_op.
INFO:tensorflow:Done running local_init_op.
INFO:tensorflow:Done running local_init_op.
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners before saving checkpoint 0...
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners before saving checkpoint 0...
INFO:tensorflow:Saving checkpoints for 0 into /tmp/tmpftw63jyd/model.ckpt.
INFO:tensorflow:Saving checkpoints for 0 into /tmp/tmpftw63jyd/model.ckpt.
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners after saving checkpoint 0...
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners after saving checkpoint 0...
2021-09-22 20:49:45.706166: W tensorflow/core/grappler/utils/graph_view.cc:836] No registered 'MultiDeviceIteratorFromStringHandle' OpKernel for GPU devices compatible with node { {node MultiDeviceIteratorFromStringHandle} }
    .  Registered:  device='CPU'

2021-09-22 20:49:45.707521: W tensorflow/core/grappler/utils/graph_view.cc:836] No registered 'MultiDeviceIteratorGetNextFromShard' OpKernel for GPU devices compatible with node { {node MultiDeviceIteratorGetNextFromShard} }
    .  Registered:  device='CPU'
INFO:tensorflow:loss = 1.0, step = 0
INFO:tensorflow:loss = 1.0, step = 0
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners before saving checkpoint 10...
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners before saving checkpoint 10...
INFO:tensorflow:Saving checkpoints for 10 into /tmp/tmpftw63jyd/model.ckpt.
INFO:tensorflow:Saving checkpoints for 10 into /tmp/tmpftw63jyd/model.ckpt.
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners after saving checkpoint 10...
INFO:tensorflow:Calling checkpoint listeners after saving checkpoint 10...
INFO:tensorflow:Loss for final step: 2.877698e-13.
INFO:tensorflow:Loss for final step: 2.877698e-13.
INFO:tensorflow:Calling model_fn.
INFO:tensorflow:Calling model_fn.
INFO:tensorflow:Reduce to /replica:0/task:0/device:CPU:0 then broadcast to ('/replica:0/task:0/device:CPU:0',).
INFO:tensorflow:Reduce to /replica:0/task:0/device:CPU:0 then broadcast to ('/replica:0/task:0/device:CPU:0',).
INFO:tensorflow:Reduce to /replica:0/task:0/device:CPU:0 then broadcast to ('/replica:0/task:0/device:CPU:0',).
INFO:tensorflow:Reduce to /replica:0/task:0/device:CPU:0 then broadcast to ('/replica:0/task:0/device:CPU:0',).
INFO:tensorflow:Reduce to /replica:0/task:0/device:CPU:0 then broadcast to ('/replica:0/task:0/device:CPU:0',).
INFO:tensorflow:Reduce to /replica:0/task:0/device:CPU:0 then broadcast to ('/replica:0/task:0/device:CPU:0',).
INFO:tensorflow:Reduce to /replica:0/task:0/device:CPU:0 then broadcast to ('/replica:0/task:0/device:CPU:0',).
INFO:tensorflow:Reduce to /replica:0/task:0/device:CPU:0 then broadcast to ('/replica:0/task:0/device:CPU:0',).
INFO:tensorflow:Reduce to /replica:0/task:0/device:CPU:0 then broadcast to ('/replica:0/task:0/device:CPU:0',).
INFO:tensorflow:Reduce to /replica:0/task:0/device:CPU:0 then broadcast to ('/replica:0/task:0/device:CPU:0',).
INFO:tensorflow:Reduce to /replica:0/task:0/device:CPU:0 then broadcast to ('/replica:0/task:0/device:CPU:0',).
INFO:tensorflow:Reduce to /replica:0/task:0/device:CPU:0 then broadcast to ('/replica:0/task:0/device:CPU:0',).
INFO:tensorflow:Reduce to /replica:0/task:0/device:CPU:0 then broadcast to ('/replica:0/task:0/device:CPU:0',).
INFO:tensorflow:Reduce to /replica:0/task:0/device:CPU:0 then broadcast to ('/replica:0/task:0/device:CPU:0',).
INFO:tensorflow:Reduce to /replica:0/task:0/device:CPU:0 then broadcast to ('/replica:0/task:0/device:CPU:0',).
INFO:tensorflow:Reduce to /replica:0/task:0/device:CPU:0 then broadcast to ('/replica:0/task:0/device:CPU:0',).
INFO:tensorflow:Reduce to /replica:0/task:0/device:CPU:0 then broadcast to ('/replica:0/task:0/device:CPU:0',).
INFO:tensorflow:Reduce to /replica:0/task:0/device:CPU:0 then broadcast to ('/replica:0/task:0/device:CPU:0',).
INFO:tensorflow:Reduce to /replica:0/task:0/device:CPU:0 then broadcast to ('/replica:0/task:0/device:CPU:0',).
INFO:tensorflow:Reduce to /replica:0/task:0/device:CPU:0 then broadcast to ('/replica:0/task:0/device:CPU:0',).
INFO:tensorflow:Done calling model_fn.
INFO:tensorflow:Done calling model_fn.
INFO:tensorflow:Starting evaluation at 2021-09-22T20:49:46
INFO:tensorflow:Starting evaluation at 2021-09-22T20:49:46
INFO:tensorflow:Graph was finalized.
INFO:tensorflow:Graph was finalized.
INFO:tensorflow:Restoring parameters from /tmp/tmpftw63jyd/model.ckpt-10
INFO:tensorflow:Restoring parameters from /tmp/tmpftw63jyd/model.ckpt-10
INFO:tensorflow:Running local_init_op.
INFO:tensorflow:Running local_init_op.
INFO:tensorflow:Done running local_init_op.
INFO:tensorflow:Done running local_init_op.
2021-09-22 20:49:46.680821: W tensorflow/core/grappler/utils/graph_view.cc:836] No registered 'MultiDeviceIteratorFromStringHandle' OpKernel for GPU devices compatible with node { {node MultiDeviceIteratorFromStringHandle} }
    .  Registered:  device='CPU'

2021-09-22 20:49:46.682161: W tensorflow/core/grappler/utils/graph_view.cc:836] No registered 'MultiDeviceIteratorGetNextFromShard' OpKernel for GPU devices compatible with node { {node MultiDeviceIteratorGetNextFromShard} }
    .  Registered:  device='CPU'
INFO:tensorflow:Evaluation [1/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [1/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [2/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [2/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [3/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [3/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [4/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [4/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [5/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [5/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [6/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [6/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [7/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [7/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [8/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [8/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [9/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [9/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [10/10]
INFO:tensorflow:Evaluation [10/10]
INFO:tensorflow:Inference Time : 0.26514s
INFO:tensorflow:Inference Time : 0.26514s
INFO:tensorflow:Finished evaluation at 2021-09-22-20:49:46
INFO:tensorflow:Finished evaluation at 2021-09-22-20:49:46
INFO:tensorflow:Saving dict for global step 10: average_loss = 1.4210855e-14, global_step = 10, label/mean = 1.0, loss = 1.4210855e-14, prediction/mean = 0.99999994
INFO:tensorflow:Saving dict for global step 10: average_loss = 1.4210855e-14, global_step = 10, label/mean = 1.0, loss = 1.4210855e-14, prediction/mean = 0.99999994
INFO:tensorflow:Saving 'checkpoint_path' summary for global step 10: /tmp/tmpftw63jyd/model.ckpt-10
INFO:tensorflow:Saving 'checkpoint_path' summary for global step 10: /tmp/tmpftw63jyd/model.ckpt-10
{'average_loss': 1.4210855e-14,
 'label/mean': 1.0,
 'loss': 1.4210855e-14,
 'prediction/mean': 0.99999994,
 'global_step': 10}

Un'altra differenza da evidenziare qui tra Estimator e Keras è la gestione dell'input. In Keras, ogni batch del set di dati viene suddiviso automaticamente in più repliche. In Estimator, tuttavia, non si esegue la suddivisione in batch automatica, né il partizionamento automatico dei dati tra diversi worker. Hai il pieno controllo su come vuoi che i tuoi dati vengano distribuiti tra lavoratori e dispositivi e devi fornire un input_fn per specificare come distribuire i tuoi dati.

Il tuo input_fn viene chiamato una volta per lavoratore, fornendo così un set di dati per lavoratore. Quindi un batch da quel set di dati viene inviato a una replica su quel lavoratore, consumando così N batch per N repliche su 1 lavoratore. In altre parole, il set di dati restituito da input_fn dovrebbe fornire batch di dimensioni PER_REPLICA_BATCH_SIZE . E la dimensione batch globale per un passaggio può essere ottenuta come PER_REPLICA_BATCH_SIZE * strategy.num_replicas_in_sync .

Quando si esegue la formazione multi-lavoratore, è necessario dividere i dati tra i lavoratori o mescolare con un seme casuale su ciascuno. Puoi controllare un esempio di come farlo nel tutorial Formazione multi-lavoratore con Estimator .

Allo stesso modo, puoi anche utilizzare strategie multi-worker e server di parametri. Il codice rimane lo stesso, ma è necessario utilizzare tf.estimator.train_and_evaluate e impostare le variabili di ambiente TF_CONFIG per ogni binario in esecuzione nel cluster.

Cosa è supportato ora?

C'è un supporto limitato per la formazione con Estimator utilizzando tutte le strategie tranne TPUStrategy . La formazione di base e la valutazione dovrebbero funzionare, ma alcune funzionalità avanzate come v1.train.Scaffold non lo fanno. Potrebbero esserci anche numerosi bug in questa integrazione e non ci sono piani per migliorare attivamente questo supporto (l'attenzione è concentrata su Keras e sul supporto del ciclo di formazione personalizzato). Se possibile, dovresti invece utilizzare tf.distribute con quelle API.

API di formazione MirroredStrategy TPUStrategia MultiWorkerMirroredStrategy CentralStorageStrategy ParameterServerStrategy
API di stima Supporto limitato Non supportato Supporto limitato Supporto limitato Supporto limitato

Esempi e tutorial

Ecco alcuni esempi end-to-end che mostrano come utilizzare varie strategie con Estimator:

  1. L' esercitazione Multi-worker Training with Estimator mostra come eseguire la formazione con più lavoratori utilizzando MultiWorkerMirroredStrategy sul set di dati MNIST.
  2. Un esempio end-to-end di esecuzione della formazione multi-lavoratore con strategie di distribuzione in tensorflow/ecosystem utilizzando i modelli Kubernetes. Inizia con un modello Keras e lo converte in uno Estimator utilizzando l'API tf.keras.estimator.model_to_estimator .
  3. Il modello ufficiale ResNet50 , che può essere addestrato utilizzando MirroredStrategy o MultiWorkerMirroredStrategy .