Pytorch显存不断增长问题的解决思路

这个问题，我先后遇到过两次，每次都异常艰辛的解决了。

在网上，关于这个问题，你可以找到各种看似不同的解决方案，但是都没能解决我的问题。所以只能自己摸索，在摸索的过程中，有了一个排查问题点的思路。

下面举个例子说一下我的思路。

大体思路

其实思路很简单，就是在代码的运行阶段输出显存占用量，观察在哪一块存在显存剧烈增加或者显存异常变化的情况。但是在这个过程中要分级确认问题点，也即如果存在三个文件main.py、train.py、model.py。在此种思路下，应该先在main.py中确定问题点，然后，从main.py中进入到train.py中，再次输出显存占用量，确定问题点在哪。随后，再从train.py中的问题点，进入到model.py中，再次确认。如果还有更深层次的调用，可以继续追溯下去。

具体例子

在
main.py

def train(model,epochs,data):
    for e in range(epochs):
        print("1:{}".format(torch.cuda.memory_allocated(0)))
        train_epoch(model,data)
        print("2:{}".format(torch.cuda.memory_allocated(0)))
        eval(model,data)
        print("3:{}".format(torch.cuda.memory_allocated(0)))

假设1与2之间显存增加极为剧烈，说明问题出在train_epoch中，进一步进入到train.py中。

train.py

def train_epoch(model,data):
    model.train()

    optim=torch.optimizer()

    for batch_data in data:
        print("1:{}".format(torch.cuda.memory_allocated(0)))
        output=model(batch_data)
        print("2:{}".format(torch.cuda.memory_allocated(0)))
        loss=loss(output,data.target)
        print("3:{}".format(torch.cuda.memory_allocated(0)))
        optim.zero_grad()
        print("4:{}".format(torch.cuda.memory_allocated(0)))
        loss.backward()
        print("5:{}".format(torch.cuda.memory_allocated(0)))
        utils.func(model)
        print("6:{}".format(torch.cuda.memory_allocated(0)))

如果在1,2之间，5,6之间同时出现显存增加异常的情况。此时需要使用控制变量法，例如我们先让5,6之间的代码失效，然后运行，观察是否仍然存在显存爆炸。如果没有，说明问题就出在5,6之间下一级的代码中。进入到下一级代码，进行调试：
utils.py

1 def func(model):
2	 print("1:{}".format(torch.cuda.memory_allocated(0)))
3	 a=f1(model)
4	 print("2:{}".format(torch.cuda.memory_allocated(0)))
5	 b=f2(a)
6	 print("3:{}".format(torch.cuda.memory_allocated(0)))
7	 c=f3(b)
8	 print("4:{}".format(torch.cuda.memory_allocated(0)))
9	 d=f4(c)
10	 print("5:{}".format(torch.cuda.memory_allocated(0)))

此时我们再展示另一种调试思路，先注释第5行之后的代码，观察显存是否存在先训爆炸，如果没有，则注释掉第7行之后的，直至确定哪一行的代码出现导致了显存爆炸。假设第9行起作用后，代码出现显存爆炸，说明问题出在第九行，显存爆炸的问题锁定。

几种导致显存爆炸的情况

• pytorch的hook机制可能导致，显存爆炸，hook函数取出某一层的输入输出跟权重后，不可进行存储，修改等操作，这会造成hook不能回收，进而导致取出的输入输出权重都可能不被pytorch回收，所以模型的负担越来也大，最终导致显存爆炸。

• 这种情况是我第二次遇到显存爆炸查出来的，非常让人匪夷所思。在如下代码中，p.sub_(torch.mm(k, torch.t(k)) / (alpha + torch.mm(r, k)))，导致了显存爆炸，这个问题点就是通过上面的方法确定的。这个P是一个矩阵，在使用p.sub_的方式更新P的时候，导致了显存爆炸。将这行代码修改为p=p-(torch.mm(k, torch.t(k)) / (alpha + torch.mm(r, k)))，显存爆炸的问题解决。

		def pro_weight(p, x, w, alpha=1.0, cnn=True, stride=1):
                if cnn:
                    _, _, H, W = x.shape
                    F, _, HH, WW = w.shape
                    S = stride  # stride
                    Ho = int(1 + (H - HH) / S)
                    Wo = int(1 + (W - WW) / S)
                    for i in range(Ho):
                        for j in range(Wo):
                            # N*C*HH*WW, C*HH*WW = N*C*HH*WW, sum -> N*1
                            r = x[:, :, i * S: i * S + HH, j * S: j * S + WW].contiguous().view(1, -1)
                            # r = r[:, range(r.shape[1] - 1, -1, -1)]
                            k = torch.mm(p, torch.t(r))
                            p.sub_(torch.mm(k, torch.t(k)) / (alpha + torch.mm(r, k)))
                    w.grad.data = torch.mm(w.grad.data.view(F, -1), torch.t(p.data)).view_as(w)
                else:
                    r = x
                    k = torch.mm(p, torch.t(r))
                    p.sub_(torch.mm(k, torch.t(k)) / (alpha + torch.mm(r, k)))
                    w.grad.data = torch.mm(w.grad.data, torch.t(p.data))