Tensorflow 多线程与多进程数据加载实例

所属分类: 脚本专栏 / python 阅读数: 980
收藏 0 赞 0 分享

在项目中遇到需要处理超级大量的数据集,无法载入内存的问题就不用说了,单线程分批读取和处理(虽然这个处理也只是特别简单的首尾相连的操作)也会使瓶颈出现在CPU性能上,所以研究了一下多线程和多进程的数据读取和预处理,都是通过调用dataset api实现

1. 多线程数据读取

第一种方法是可以直接从csv里读取数据,但返回值是tensor,需要在sess里run一下才能返回真实值,无法实现真正的并行处理,但如果直接用csv文件或其他什么文件存了特征值,可以直接读取后进行训练,可使用这种方法.

import tensorflow as tf

#这里是返回的数据类型,具体内容无所谓,类型对应就好了,比如我这个,就是一个四维的向量,前三维是字符串类型 最后一维是int类型
record_defaults = [[""], [""], [""], [0]]


def decode_csv(line):
 parsed_line = tf.decode_csv(line, record_defaults)
 label = parsed_line[-1]  # label 
 del parsed_line[-1]   # delete the last element from the list
 features = tf.stack(parsed_line) # Stack features so that you can later vectorize forward prop., etc.
 #label = tf.stack(label)   #NOT needed. Only if more than 1 column makes the label...
 batch_to_return = features, label
 return batch_to_return

filenames = tf.placeholder(tf.string, shape=[None])
dataset5 = tf.data.Dataset.from_tensor_slices(filenames)
#在这里设置线程数目
dataset5 = dataset5.flat_map(lambda filename: tf.data.TextLineDataset(filename).skip(1).map(decode_csv,num_parallel_calls=15)) 
dataset5 = dataset5.shuffle(buffer_size=1000)
dataset5 = dataset5.batch(32) #batch_size
iterator5 = dataset5.make_initializable_iterator()
next_element5 = iterator5.get_next()

#这里是需要加载的文件名
training_filenames = ["train.csv"]
validation_filenames = ["vali.csv"]

with tf.Session() as sess:

 for _ in range(2):  
 	#通过文件名初始化迭代器
  sess.run(iterator5.initializer, feed_dict={filenames: training_filenames})
  while True:
   try:
   #这里获得真实值
    features, labels = sess.run(next_element5)
    # Train...
   # print("(train) features: ")
   # print(features)
   # print("(train) labels: ")
   # print(labels) 
   except tf.errors.OutOfRangeError:
    print("Out of range error triggered (looped through training set 1 time)")
    break

 # Validate (cost, accuracy) on train set
 print("\nDone with the first iterator\n")

 sess.run(iterator5.initializer, feed_dict={filenames: validation_filenames})
 while True:
  try:
   features, labels = sess.run(next_element5)
   # Validate (cost, accuracy) on dev set
  # print("(dev) features: ")
  # print(features)
  # print("(dev) labels: ")
  # print(labels)
  except tf.errors.OutOfRangeError:
   print("Out of range error triggered (looped through dev set 1 time only)")
   break 

第二种方法,基于生成器,可以进行预处理操作了,sess里run出来的结果可以直接进行输入训练,但需要自己写一个生成器,我使用的测试代码如下:

import tensorflow as tf
import random
import threading
import numpy as np
from data import load_image,load_wave

class SequenceData():
 def __init__(self, path, batch_size=32):
  self.path = path
  self.batch_size = batch_size
  f = open(path)
  self.datas = f.readlines()
  self.L = len(self.datas)
  self.index = random.sample(range(self.L), self.L)
  
 def __len__(self):
  return self.L - self.batch_size
  
 def __getitem__(self, idx):
  batch_indexs = self.index[idx:(idx+self.batch_size)]
  batch_datas = [self.datas[k] for k in batch_indexs]
  img1s,img2s,audios,labels = self.data_generation(batch_datas)
  return img1s,img2s,audios,labels

 def gen(self):
  for i in range(100000):
   t = self.__getitem__(i)
   yield t

 def data_generation(self, batch_datas):
 	#预处理操作,数据在参数里
  return img1s,img2s,audios,labels

#这里的type要和实际返回的数据类型对应,如果在自己的处理代码里已经考虑的batchszie,那这里的batch设为1即可
dataset = tf.data.Dataset().batch(1).from_generator(SequenceData('train.csv').gen,
           output_types= (tf.float32,tf.float32,tf.float32,tf.int64))
dataset = dataset.map(lambda x,y,z,w : (x,y,z,w), num_parallel_calls=32).prefetch(buffer_size=1000)
X, y,z,w = dataset.make_one_shot_iterator().get_next()

with tf.Session() as sess:
 for _ in range(100000):
  a,b,c,d = sess.run([X,y,z,w])
  print(a.shape)

不过python的多线程并不是真正的多线程,虽然看起来我是启动了32线程,但运行时的CPU占用如下所示:

还剩这么多核心空着,然后就是第三个版本了,使用了queue来缓存数据,训练需要数据时直接从queue中进行读取,是一个到多进程的过度版本(vscode没法debug多进程,坑啊,还以为代码写错了,在vscode里多进程直接就没法运行),在初始化时启动多个线程进行数据的预处理:

import tensorflow as tf
import random
import threading
import numpy as np
from data import load_image,load_wave
from queue import Queue

class SequenceData():
 def __init__(self, path, batch_size=32):
  self.path = path
  self.batch_size = batch_size
  f = open(path)
  self.datas = f.readlines()
  self.L = len(self.datas)
  self.index = random.sample(range(self.L), self.L)
  self.queue = Queue(maxsize=20)

  for i in range(32):
   threading.Thread(target=self.f).start()
 def __len__(self):
  return self.L - self.batch_size
 def __getitem__(self, idx):
  batch_indexs = self.index[idx:(idx+self.batch_size)]
  batch_datas = [self.datas[k] for k in batch_indexs]
  img1s,img2s,audios,labels = self.data_generation(batch_datas)
  return img1s,img2s,audios,labels
 
 def f(self):
  for i in range(int(self.__len__()/self.batch_size)):
   t = self.__getitem__(i)
   self.queue.put(t)

 def gen(self):
  while 1:
   yield self.queue.get()

 def data_generation(self, batch_datas):
  #数据预处理操作
  return img1s,img2s,audios,labels

#这里的type要和实际返回的数据类型对应,如果在自己的处理代码里已经考虑的batchszie,那这里的batch设为1即可
dataset = tf.data.Dataset().batch(1).from_generator(SequenceData('train.csv').gen,
           output_types= (tf.float32,tf.float32,tf.float32,tf.int64))
dataset = dataset.map(lambda x,y,z,w : (x,y,z,w), num_parallel_calls=1).prefetch(buffer_size=1000)
X, y,z,w = dataset.make_one_shot_iterator().get_next()

with tf.Session() as sess:
 for _ in range(100000):
  a,b,c,d = sess.run([X,y,z,w])
  print(a.shape)

2. 多进程数据读取

这里的代码和多线程的第三个版本非常类似,修改为启动进程和进程类里的Queue即可,但千万不要在vscode里直接debug!在vscode里直接f5运行进程并不能启动.

from __future__ import unicode_literals
from functools import reduce
import tensorflow as tf
import numpy as np
import warnings
import argparse
import skimage.io
import skimage.transform
import skimage
import scipy.io.wavfile
from multiprocessing import Process,Queue

class SequenceData():
 def __init__(self, path, batch_size=32):
  self.path = path
  self.batch_size = batch_size
  f = open(path)
  self.datas = f.readlines()
  self.L = len(self.datas) 
  self.index = random.sample(range(self.L), self.L)
  self.queue = Queue(maxsize=30)
  
  self.Process_num=32
  for i in range(self.Process_num):
   print(i,'start')
   ii = int(self.__len__()/self.Process_num)
   t = Process(target=self.f,args=(i*ii,(i+1)*ii))
   t.start()
 def __len__(self):
  return self.L - self.batch_size
 def __getitem__(self, idx):
  batch_indexs = self.index[idx:(idx+self.batch_size)]
  batch_datas = [self.datas[k] for k in batch_indexs]
  img1s,img2s,audios,labels = self.data_generation(batch_datas)
  return img1s,img2s,audios,labels
 
 def f(self,i_l,i_h):
  for i in range(i_l,i_h):
   t = self.__getitem__(i)
   self.queue.put(t)

 def gen(self):
  while 1:
   t = self.queue.get()
   yield t[0],t[1],t[2],t[3]

 def data_generation(self, batch_datas):
  #数据预处理操作
  return img1s,img2s,audios,labels

epochs = 2

data_g = SequenceData('train_1.csv',batch_size=48)
dataset = tf.data.Dataset().batch(1).from_generator(data_g.gen,
           output_types= (tf.float32,tf.float32,tf.float32,tf.float32))
X, y,z,w = dataset.make_one_shot_iterator().get_next()

with tf.Session() as sess:

 tf.global_variables_initializer().run()
 for i in range(epochs):
  for j in range(int(len(data_g)/(data_g.batch_size))):
   face1,face2,voice, labels = sess.run([X,y,z,w])
   print(face1.shape)

然后,最后实现的效果

以上这篇Tensorflow 多线程与多进程数据加载实例就是小编分享给大家的全部内容了,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持脚本之家。

更多精彩内容其他人还在看

Python实现按学生年龄排序的实际问题详解

这篇文章主要给大家介绍了关于Python实现按学生年龄排序实际问题的相关资料,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面跟着小编来一起学习学习吧。
收藏 0 赞 0 分享

Python开发的HTTP库requests详解

Requests是用Python语言编写,基于urllib,采用Apache2 Licensed开源协议的HTTP库。它比urllib更加方便,可以节约我们大量的工作,完全满足HTTP测试需求。Requests的哲学是以PEP 20 的习语为中心开发的,所以它比urllib更加P
收藏 0 赞 0 分享

Python网络爬虫与信息提取(实例讲解)

下面小编就为大家带来一篇Python网络爬虫与信息提取(实例讲解)。小编觉得挺不错的,现在就分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧
收藏 0 赞 0 分享

在python3环境下的Django中使用MySQL数据库的实例

下面小编就为大家带来一篇在python3环境下的Django中使用MySQL数据库的实例。小编觉得挺不错的,现在就分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧
收藏 0 赞 0 分享

Python 3.x读写csv文件中数字的方法示例

在我们日常开发中经常需要对csv文件进行读写,下面这篇文章主要给大家介绍了关于Python 3.x读写csv文件中数字的相关资料,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面跟着小编来一起学习学习吧。
收藏 0 赞 0 分享

Python实现解析Bit Torrent种子文件内容的方法

这篇文章主要介绍了Python实现解析Bit Torrent种子文件内容的方法,结合实例形式分析了Python针对Torrent文件的读取与解析相关操作技巧与注意事项,需要的朋友可以参考下
收藏 0 赞 0 分享

Python实现文件内容批量追加的方法示例

这篇文章主要介绍了Python实现文件内容批量追加的方法,结合实例形式分析了Python文件的读写相关操作技巧,需要的朋友可以参考下
收藏 0 赞 0 分享

Python简单实现自动删除目录下空文件夹的方法

这篇文章主要介绍了Python简单实现自动删除目录下空文件夹的方法,涉及Python针对文件与目录的读取、判断、删除等相关操作技巧,需要的朋友可以参考下
收藏 0 赞 0 分享

简单学习Python多进程Multiprocessing

这篇文章主要和大家一起简单的学习Python多进程Multiprocessing ,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们可以参考一下
收藏 0 赞 0 分享

Python导入模块时遇到的错误分析

这篇文章主要给大家详细解释了在Python处理导入模块的时候出现错误以及具体的情况分析,非常的详尽,有需要的小伙伴可以参考下
收藏 0 赞 0 分享
查看更多