keras实现多GPU或指定GPU的使用介绍

1. 引言

在深度学习领域中，使用多个GPU可以加速模型的训练过程。Keras是一种流行的深度学习库，可以在多个GPU上并行运行模型训练。本文将介绍如何使用Keras实现多GPU或指定GPU的使用。

2. 多GPU训练

2.1 检测可用的GPU

在开始使用多GPU之前，我们需要检测系统中可用的GPU数量。可以使用以下代码片段来检测GPU：

from tensorflow.python.client import device_lib
def get_available_gpus():
    local_device_protos = device_lib.list_local_devices()
    return [x.name for x in local_device_protos if x.device_type == 'GPU']
gpus = get_available_gpus()
print("可用的GPU数量：", len(gpus))

运行以上代码可以获取可用的GPU数量。

2.2 模型的多GPU训练

在开始训练之前，我们需要将模型复制到每个GPU上。Keras提供了`multi_gpu_model`函数来实现多GPU训练。例如，如果有两个GPU可用，可以使用以下代码来实现多GPU训练：

from keras.utils import multi_gpu_model
from keras.models import Sequential
from keras.layers import Dense
model = Sequential()
model.add(Dense(units=64, activation='relu', input_dim=100))
model.add(Dense(units=10, activation='softmax'))
parallel_model = multi_gpu_model(model, gpus=2)
parallel_model.compile(loss='categorical_crossentropy', optimizer='adam')
# 使用parallel_model进行训练
parallel_model.fit(x_train, y_train, epochs=10, batch_size=128)

上述代码中，我们首先创建了一个`model`对象，并在其中添加了几个层。然后，我们使用`multi_gpu_model`函数创建了一个并行模型`parallel_model`，并指定了可用的GPU数量为2。最后，我们使用`parallel_model`进行编译和训练。

3. 指定GPU训练

3.1 指定可见的GPU

有时候，我们只想在特定的GPU上进行训练。可以使用以下代码片段将GPU 1和2设置为可见的GPU：

import os
os.environ["CUDA_VISIBLE_DEVICES"] = "1,2"

在这种设置下，只有GPU 1和2会被使用。

3.2 指定训练使用的GPU

如果系统中有多个可用的GPU，我们可以使用以下代码片段来指定训练使用的GPU：

import tensorflow as tf
gpus = tf.config.experimental.list_physical_devices('GPU')
tf.config.experimental.set_visible_devices(gpus[1], 'GPU')

在上述代码中，我们首先获取可用的GPU列表，然后将第二个GPU指定为训练使用的GPU。

4. 总结

本文介绍了如何使用Keras实现多GPU或指定GPU的使用。通过检测可用的GPU数量并使用`multi_gpu_model`函数实现多GPU训练，或者通过指定可见的GPU和训练使用的GPU来指定GPU训练。这些方法可以在深度学习模型训练中加速计算过程，并提高模型训练的效率。