保存和加载模型
1. 什么是状态字典:state_dict?
2.保存和加载推理模型
2.1 保存/加载 state_dict (推荐使用)
2.2 保存/加载完整模型
3. 保存和加载 Checkpoint 用于推理/继续训练
4. 在一个文件中保存多个模型
5. 使用在不同模型参数下的热启动模式
6. 通过设备保存/加载模型
6.1 保存到 CPU、加载到 CPU
6.2 保存到 GPU、加载到 GPU
6.3 保存到 CPU,加载到 GPU
6.4 保存 torch.nn.DataParallel 模型
其中一个版本地址:http://www.pytorch123.com/SecondSection/what_is_pytorch/,好像没有我下载的这本全
当保存和加载模型时,需要熟悉三个核心功能:
torch.save :将序列化对象保存到磁盘。此函数使用Python的 pickle 模块进行序列化。使用此函数可以保存如模型、tensor、 字典等各种对象。
torch.load :使用pickle的 unpickling 功能将pickle对象文件反序列化到内存。此功能还可以有助于设备加载数据。
torch.nn.Module.load_state_dict :使用反序列化函数 state_dict 来加载模型的参数字典。
在PyTorch中, torch.nn.Module 模型的可学习参数(即权重和偏差)包含在模型的参数中,(使用 model.parameters() 可以进行访问)。 state_dict 是Python字典对象,它将每一层映射到其参数张量。注意,只有具有可学习参数的层(如卷积层,线性层等)的模型 才具有 state_dict 这一项。目标优化 torch.optim 也有 state_dict 属性,它包含有关优化器的状态信息,以及使用的超参数。
因为state_dict的对象是Python字典,所以它们可以很容易的保存、更新、修改和恢复,为PyTorch模型和优化器添加了大量模块。
下面通过从简单模型训练一个分类器中来了解一下 state_dict 的使用。
import torch.nn as nn
import torch.nn.functional as F
import torch.optim as optim
# 定义模型
class TheModelClass(nn.Module):
def __init__(self):
super(TheModelClass, self).__init__()
self.conv1 = nn.Conv2d(3, 6, 5)
self.pool = nn.MaxPool2d(2, 2)
self.conv2 = nn.Conv2d(6, 16, 5)
self.fc1 = nn.Linear(16 * 5 * 5, 120)
self.fc2 = nn.Linear(120, 84)
self.fc3 = nn.Linear(84, 10)
def forward(self, x):
x = self.pool(F.relu(self.conv1(x)))
x = self.pool(F.relu(self.conv2(x)))
x = x.view(-1, 16 * 5 * 5)
x = F.relu(self.fc1(x))
x = F.relu(self.fc2(x))
x = self.fc3(x)
return x
# 初始化模型
model = TheModelClass()
# 初始化优化器
optimizer = optim.SGD(model.parameters(), lr=0.001, momentum=0.9)
# 打印模型的状态字典
print("Model's state_dict:")
for param_tensor in model.state_dict():
print(param_tensor, "\t", model.state_dict()[param_tensor].size())
# 打印优化器的状态字典
print("Optimizer's state_dict:")
for var_name in optimizer.state_dict():
print(var_name, "\t", optimizer.state_dict()[var_name])
运行结果:
(1)保存
PATH = 'test.pt'
torch.save(model.state_dict(), PATH)
(2)加载
model = TheModelClass(*args, **kwargs)
model.load_state_dict(torch.load(PATH))
model.eval()
当保存好模型用来推断的时候,只需要保存模型学习到的参数,使用 torch.save() 函数来保存模型 state_dict ,它会给模型恢复提供 最大的灵活性,这就是为什么要推荐它来保存的原因。
在 PyTorch 中最常见的模型保存使‘.pt’或者是‘.pth’作为模型文件扩展名。
请记住,在运行推理之前,务必调用 model.eval() 去设置 dropout 和 batch normalization 层为评估模式。如果不这么做,可能导致 模型推断结果不一致。
注意:load_state_dict() 函数只接受字典对象,而不是保存对象的路径。这就意味着在你传给load_state_dict() 函数之前,你必须反序列化 你保存的 state_dict 。例如,你无法通过model.load_state_dict(PATH) 来加载模型。
(1)保存
PATH = 'test.pt'
torch.save(model, PATH)
(2)加载
# 模型类必须在此之前被定义
model = torch.load(PATH)
model.eval()
在 PyTorch 中最常见的模型保存使用‘.pt’或者是‘.pth’作为模型文件扩展名。
此部分保存/加载过程使用最直观的语法并涉及最少量的代码。以 Python `pickle 模块的方式来保存模型。这种方法的缺点是序列化数据受 限于某种特殊的类而且需要确切的字典结构。这是因为pickle无法保存模型类本身。相反,它保存包含类的文件的路径,该文件在加载时使用。 因此,当在其他项目使用或者重构之后,您的代码可能会以各种方式中断。
请记住,在运行推理之前,务必调用 model.eval() 设置 dropout 和 batch normalization 层为评估模式。如果不这么做,可能导致模型推断结果不一致。
(1)保存
PATH = 'test.tar'
torch.save({
'epoch': epoch,
'model_state_dict': model.state_dict(),
'optimizer_state_dict': optimizer.state_dict(),
'loss': loss,
...
}, PATH)
(2)加载
model = TheModelClass(*args, **kwargs)
optimizer = TheOptimizerClass(*args, **kwargs)
checkpoint = torch.load(PATH)
model.load_state_dict(checkpoint['model_state_dict'])
optimizer.load_state_dict(checkpoint['optimizer_state_dict'])
epoch = checkpoint['epoch']
loss = checkpoint['loss']
model.eval()
# - or -
model.train()
要保存多个组件,请在字典中组织它们并使用 torch.save() 来序列化字典。PyTorch 中常见的保存checkpoint 是使用 .tar 文件扩展名。
当保存成 Checkpoint 的时候,可用于推理或者是继续训练,保存的不仅仅是模型的 state_dict。保存优化器的 state_dict 也很重要, 因为它包含作为模型训练更新的缓冲区和参数。你也许想保存其他项目,比如最新记录的训练损失,外部的 torch.nn.Embedding 层等等。
要加载项目,首先需要初始化模型和优化器,然后使用 torch.load() 来加载本地字典。这里,你可以非常容易的通过简单查询字典来访问你所保存的项目。
请记住在运行推理之前,务必调用 model.eval() 去设置 dropout 和 batch normalization 为评估。如果不这样做,有可能得到不一致的推断结果。 如果你想要恢复训练,请调用 model.train() 以确保这些层处于训练模式。
(1)保存
PATH = 'test.tar'
torch.save({
'modelA_state_dict': modelA.state_dict(),
'modelB_state_dict': modelB.state_dict(),
'optimizerA_state_dict': optimizerA.state_dict(),
'optimizerB_state_dict': optimizerB.state_dict(),
...
}, PATH)
(2)加载
modelA = TheModelAClass(*args, **kwargs)
modelB = TheModelBClass(*args, **kwargs)
optimizerA = TheOptimizerAClass(*args, **kwargs)
optimizerB = TheOptimizerBClass(*args, **kwargs)
checkpoint = torch.load(PATH)
modelA.load_state_dict(checkpoint['modelA_state_dict'])
modelB.load_state_dict(checkpoint['modelB_state_dict'])
optimizerA.load_state_dict(checkpoint['optimizerA_state_dict'])
optimizerB.load_state_dict(checkpoint['optimizerB_state_dict'])
modelA.eval()
modelB.eval()
# - or -
modelA.train()
modelB.train()
PyTorch 中常见的保存 checkpoint 是使用 .tar 文件扩展名。
要加载项目,首先需要初始化模型和优化器,然后使用 torch.load() 来加载本地字典。这里,你可以非常容易的通过简单查询字典来访问你所保存的项目。
请记住在运行推理之前,务必调用 model.eval() 去设置 dropout 和 batch normalization 为评估。如果不这样做,有可能得到不一致的推断结果。 如果你想要恢复训练,请调用 model.train() 以确保这些层处于训练模式。
(1)保存
PATH = 'test.pt'
torch.save(modelA.state_dict(), PATH)
(2)加载
modelB = TheModelBClass(*args, **kwargs)
modelB.load_state_dict(torch.load(PATH), strict=False)
在迁移学习或训练新的复杂模型时,部分加载模型或加载部分模型是常见的情况。利用训练好的参数,有助于热启动训练过程,并希望帮助你的模型比从头开始训练能够更快地收敛。
无论是从缺少某些键的 state_dict 加载还是从键的数目多于加载模型的 state_dict , 都可以通过在load_state_dict() 函数中将 strict 参数设置为 False 来忽略非匹配键的函数。
如果要将参数从一个层加载到另一个层,但是某些键不匹配,主要修改正在加载的 state_dict 中的参数键的名称以匹配要在加载到模型中的键即可。
(1)保存
PATH = 'test.pt'
torch.save(model.state_dict(), PATH)
(2)加载
device = torch.device('cpu')
model = TheModelClass(*args, **kwargs)
model.load_state_dict(torch.load(PATH, map_location=device))
当从CPU上加载模型在GPU上训练时, 将 torch.device('cpu') 传递给 torch.load() 函数中的map_location 参数.在这种情况下,使用 map_location 参数将张量下的存储器动态的重新映射到CPU设备。
(1)保存
PATH = 'test.pt'
torch.save(model.state_dict(), PATH)
(2)加载
device = torch.device("cuda")
model = TheModelClass(*args, **kwargs)
model.load_state_dict(torch.load(PATH))
model.to(device)
# 确保在你提供给模型的任何输入张量上调用input = input.to(device)
当在GPU上训练并把模型保存在GPU,只需要使用 model.to(torch.device('cuda')) ,将初始化的 model 转换为 CUDA 优化模型。另外,请 务必在所有模型输入上使用.to(torch.device('cuda')) 函数来为模型准备数据。请注意,调用 my_tensor.to(device)
会在GPU上返回 my_tensor 的副本。 因此,请记住手动覆盖张量: my_tensor=my_tensor.to(torch.device('cuda')) 。
(1)保存
PATH = 'test.pt'
torch.save(model.state_dict(), PATH)
(2)加载
device = torch.device("cuda")
model = TheModelClass(*args, **kwargs)
# Choose whatever GPU device number you want
model.load_state_dict(torch.load(PATH, map_location="cuda:0"))
model.to(device)
# 确保在你提供给模型的任何输入张量上调用input = input.to(device)
在CPU上训练好并保存的模型加载到GPU时,将 torch.load() 函数中的 map_location 参数设置为 cuda:device_id 。这会将模型加载到 指定的GPU设备。接下来,请务必调用model.to(torch.device('cuda')) 将模型的参数张量转换为 CUDA 张量。最后,确保在所有模型输入上使用 .to(torch.device('cuda')) 函数来为CUDA优化模型。请注意,调用my_tensor.to(device) 会在GPU上返回 my_tensor 的新副本。它不会覆盖 my_tensor 。 因此, 请手动覆盖张量 my_tensor = my_tensor.to(torch.device('cuda')) 。
(1)保存
PATH = 'test.pt'
torch.save(model.state_dict(), PATH)
(2)加载
# 加载任何你想要的设备
torch.nn.DataParallel 是一个模型封装,支持并行GPU使用。要普通保存 DataParallel 模型,请保存 model.module.state_dict() 。 这样,你就可以非常灵活地以任何方式加载模型到你想要的设备中。