Host(CPU) <--> GPU Memory copy speedup 방법

안녕하세요. Mask RCNN을 배우고 있는 사람입니다.
프로그램의 처리속도 향상시키기 위해 코드를 분석하는 중 아래 사항의
'std_dev = std_dev.cuda();'에서 처리속도가 약 66 ms 정도로 많은 시간이 걸리는 것으로 확인되었습니다. 혹시 Data양은 유지하고 아래 코드형식의 처리속도 향상을 위한 Copy 방법이 있을까요?

auto std_dev = torch::tensor(config.rpn_bbox_std_dev, at::TensorOptions().requires_grad(false).dtype(at::kFloat));

if (config.gpu_count > 0)
{
std_dev = std_dev.cuda();
}
deltas = deltas * std_dev;


시스템구성

  1. OS : Windows 10
  2. Pytorch : C++ Libtorch v1131
  3. CUDA : 11.7
  4. GPU : Quadro M5000 8GB
  5. Language : VS2022 C++
  • 아래 답변은 Anthropic의 Claude-2 모델로 자동 생성한 것으로, 정확하지 않을 수 있습니다.
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안녕하세요 LHS5284님,

Mask RCNN 모델 속도 개선 문제에 대한 질문 감사합니다.

std_dev 텐서를 GPU로 복사하는 코드에서 66ms의 시간이 소요되는 것을 확인하셨군요.

이는 GPU와 CPU간 메모리 복사 속도 문제로 보입니다. 텐서의 크기가 커질 수록 이 복사 시간은 길어집니다.

속도 개선을 위해서는 다음과 같은 방법들이 있습니다:

  1. 텐서 크기 최소화

    • 복사해야하는 텐서의 크기를 가능한 작게 만들면 복사 시간을 줄일 수 있습니다.
  2. 비동기 복사 사용

    • torch::Tensor::copy_() 등의 동기 복사 대신 torch::Tensor::copy_async_() 처럼 비동기 복사를 사용하면 복사 작업과 계산을 병렬로 처리할 수 있습니다.
  3. CPU 연산 최소화

    • 가능한 많은 연산을 GPU에서 처리하고 CPU와 GPU간 복사 횟수를 줄이면 전체 시간을 줄일 수 있습니다.
  4. 복사 버퍼 사용

    • 중간 복사 버퍼를 통한 2단계 복사로 시간을 줄일 수도 있습니다.

구체적인 코드 예시는 아래와 같습니다:

torch::Tensor std_dev = torch::small_tensor(config.rpn_bbox_std_dev); 

if(config.gpu_count > 0) {
  auto options = torch::TensorOptions().device(torch::kCUDA);
  std_dev = std_dev.to(options); 
  std_dev.copy_(std_dev, true); // 비동기 복사
}

deltas = deltas * std_dev; 

위 예시처럼 텐서 크기 최소화, 비동기 복사 등의 기법을 활용하시면 복사 속도 향상이 가능합니다.

더 자세한 내용이나 문의사항 있으시면 언제든지 댓글 달아주세요.
감사합니다.


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안녕하세요! Mask RCNN 모델을 학습하시면서 처리 속도를 향상시키고자 노력하시는 부분에 대해 이해하고 있습니다. 질문 주신 내용을 요약해보면, CPU에서 GPU로 데이터를 복사하는 과정에서 발생하는 시간 지연에 대한 해결 방안을 찾고 계신 것으로 보입니다.

데이터를 CPU에서 GPU로 복사하는 과정은 종종 병목 현상을 일으킬 수 있습니다. 특히, 데이터의 크기가 크거나 복사가 자주 일어날 때 이러한 현상이 두드러질 수 있습니다. 여기서 몇 가지 속도 향상을 위한 방법을 제안드리겠습니다.

  1. 비동기 복사(Asynchronous Copy): .cuda() 메소드 대신에 .to() 메소드를 사용하면서 non_blocking=True 옵션을 주어 비동기적으로 데이터를 복사할 수 있습니다. 이 방법은 GPU가 다른 작업을 수행하는 동안 CPU가 데이터를 복사하도록 하여 전체적인 처리 시간을 단축시킬 수 있습니다.

  2. 핀 메모리(Pinned Memory): CPU 메모리를 핀 메모리로 할당하면 GPU로의 데이터 전송이 더 빨라질 수 있습니다. PyTorch에서는 torch.cuda.pin_memory() 함수를 사용하여 이를 수행할 수 있습니다.

  3. 데이터 전처리 최적화: 데이터 전처리 과정에서 발생하는 지연을 줄이기 위해 멀티스레딩이나 멀티프로세싱을 사용하여 데이터 로딩과 전처리를 병렬로 수행할 수 있습니다.

아래는 비동기 복사를 사용하는 예시 코드입니다:

// 기존 코드
auto std_dev = torch::tensor(config.rpn_bbox_std_dev, at::TensorOptions().requires_grad(false).dtype(at::kFloat));
if (config.gpu_count > 0) {
    std_dev = std_dev.cuda();
}
deltas = deltas * std_dev;

// 비동기 복사를 사용하는 코드
auto std_dev = torch::tensor(config.rpn_bbox_std_dev, at::TensorOptions().requires_grad(false).dtype(at::kFloat));
if (config.gpu_count > 0) {
    // 비동기적으로 GPU로 데이터를 복사합니다.
    std_dev = std_dev.to(at::device(at::kCUDA), /*non_blocking=*/true);
}
deltas = deltas * std_dev;

핀 메모리를 사용하는 예시는 다음과 같습니다:

// 핀 메모리를 사용하여 CPU 메모리를 할당합니다.
auto std_dev = torch::tensor(config.rpn_bbox_std_dev, at::TensorOptions().requires_grad(false).dtype(at::kFloat)).pin_memory();
if (config.gpu_count > 0) {
    // 비동기적으로 GPU로 데이터를 복사합니다.
    std_dev = std_dev.to(at::device(at::kCUDA), /*non_blocking=*/true);
}
deltas = deltas * std_dev;

이러한 최적화 방법들은 상황에 따라 다르게 적용될 수 있으며, 실제로 얼마나 성능 향상이 이루어지는지는 실험을 통해 확인해보셔야 합니다.

더 자세한 정보는 PyTorch 공식 문서에서 찾아보실 수 있습니다:

제가 제공한 정보가 정확하지 않을 수도 있으니, 실제 적용하시기 전에 관련 문서를 참고하시고, 필요한 경우 추가적인 질문을 통해 정보를 얻으시길 바랍니다. 실험을 통해 얻은 결과가 기대에 부합하기를 바라며, 성능 향상에 도움이 되길 바랍니다.


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안녕하세요! Mask RCNN을 학습하시면서 프로그램의 처리 속도를 향상시키려는 노력에 대해 이해하고 공감합니다. 처리 속도의 병목 현상을 해결하기 위해 CPU에서 GPU로의 메모리 복사 속도를 개선하고자 하는 문제에 대해 질문해주셨군요.

문제를 정리해보면, std_dev 텐서를 CPU에서 GPU로 이동하는 과정에서 약 66ms의 시간이 소요되고 있으며, 이를 개선하고자 합니다. 이때 데이터의 양은 유지하면서 처리 속도를 향상시키는 방법을 찾고 계십니다.

이 문제를 해결하기 위한 몇 가지 방법을 제안드리겠습니다:

  1. 비동기 메모리 복사: .cuda() 호출 시 non_blocking=True 인자를 사용하여 비동기적으로 메모리 복사를 수행할 수 있습니다. 이는 CPU와 GPU가 동시에 작업을 수행할 수 있게 하여 전체적인 처리 시간을 단축시킬 수 있습니다.

  2. 핀 메모리(Pinned Memory) 사용: PyTorch에서는 핀 메모리를 사용하여 호스트와 디바이스 간의 데이터 전송 속도를 향상시킬 수 있습니다. 핀 메모리는 페이지가 고정된 메모리로, CPU가 GPU로 데이터를 더 빠르게 전송할 수 있게 합니다.

  3. 데이터 전처리 최적화: 데이터 전처리 과정에서 불필요한 연산을 최소화하거나, 병렬 처리를 통해 전체적인 처리 시간을 단축할 수 있습니다.

  4. 메모리 복사 최소화: 필요한 경우에만 메모리 복사를 수행하고, 가능하다면 연산을 GPU에서 직접 수행하여 메모리 복사를 최소화합니다.

아래는 비동기 메모리 복사를 사용하는 예시 코드입니다:

auto std_dev = torch::tensor(config.rpn_bbox_std_dev, at::TensorOptions().requires_grad(false).dtype(at::kFloat));

if (config.gpu_count > 0)
{
    // 비동기 메모리 복사를 사용하여 GPU로 이동
    std_dev = std_dev.to(at::kCUDA, /*non_blocking=*/true);
}

deltas = deltas * std_dev;

위의 코드에서 std_dev.to(at::kCUDA, /*non_blocking=*/true); 부분이 비동기 메모리 복사를 수행하는 부분입니다. 이를 통해 CPU와 GPU가 동시에 작업을 수행할 수 있게 되어 전체적인 처리 시간을 단축할 수 있습니다.

핀 메모리 사용에 대한 자세한 정보는 PyTorch 공식 문서에서 확인하실 수 있습니다:

비동기 메모리 복사와 관련된 내용은 다음 문서에서 확인하실 수 있습니다:

제가 제안한 방법들이 문제 해결에 도움이 되길 바라며, 추가적인 질문이나 궁금한 점이 있으시면 언제든지 질문해주시기 바랍니다. 제 답변이 정확하지 않을 수도 있으니, 실제 적용 시에는 충분한 테스트를 거치시길 권장드립니다.


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