显存不够，框架来凑：两行代码显存翻倍，2080Ti也能当V100来用

计算机视觉研究院专栏

作者：Edison_G

2080Ti 竟然可以当 V100 来用，这个功能有点儿厉害。

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模型加一层，显存涨一分

显存不够，写论文、打比赛屡遭掣肘

显存：约束算法工程师的瓶颈

再举一个常见的例子，企业中的算法工程师拥有足够的算力，显存没那么重要。然而，只使用并行策略分担显存，还是可能会出现显存足够、但每张 GPU 的计算负载又不足的情况。

4 张 V100，显存占满，而 GPU 利用率很低。

原本需要 16GB 显存的模型，优化后使用的显存峰值就降到了 4GB。

因此很明确，动态计算图中也应该使用梯度检查点技术，用计算换显存。

如下为梯度检查点技术原理示意，前向传播中第三个点为检查点，它会一直保存在显存中。第四个点在完成计算后即可释放显存，在反向传播中如果需要第四个点的值，可以从第三个点重新计算出第四个点的值。

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struct ComputePath {
     std::shared_ptr<OpDef> op; 
     SmallVector<TensorInfo*> inputs;
     SmallVector<TensorInfo*> outputs;
     double compute_time = 0;
} *producer;
SmallVector<ComputePath*> users;
size_t ref_cnt = 0;

以上为 MegEngine 底层用于追踪计算路径信息的结构体。其中 op 表示产生该张量的算子；inputs 和 outputs 分别表示这个算子需要的输入与输出张量；compute_time 表示该算子实际的运行时间。

实际上，在使用 MegEngine 的过程中，全都是用 Python 接口创建张量，只不过框架会对应追踪每个张量的具体信息。每当需要访问张量，不用考虑张量是否在显存中时，没有也能立刻恢复出来。所有这些复杂的工程化的操作与运算逻辑都隐藏在了 MegEngine C++ 底层。

Python 代码会翻译成 C++ 底层实现，C++ 代码会通过指针管理显卡内存中真正的张量（右图绿色部分）。

幸好这样的复杂操作不需要算法工程师完成，都交给 MegEngine 好了。

MegEngine 能做的事情远不止于此，只不过大多是像动态图显存优化这种技术一样，润物细无声地把用户的实际问题解决于无形。2020 年 3 月开源的 MegEngine 在以肉眼可见的速度快速成长，从静态计算图到动态计算图，再到持续提升的训练能力、移动端推理性能优化、动态显存优化…… 这也许就是开源的魅力。只有不断优化和创新，才能吸引和满足「挑剔」的开发者。MegEngine 下一个推出的功能会是什么？让我们拭目以待。

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