游雁
2023-12-19 0e622e694e6cb4459955f1e5942a7c53349ce640
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
import torch
import os
from funasr.train_utils.device_funcs import to_device
import logging
import time
from tqdm import tqdm
from contextlib import nullcontext
import torch.distributed as dist
from funasr.train_utils.recursive_op import recursive_average
 
class Trainer:
    """
    A simple trainer class for training a PyTorch model, saving checkpoints at the end of each epoch,
    and optionally resuming from a saved checkpoint.
 
    Attributes:
        max_epoch (int): Maximum number of epochs for training.
        model (torch.nn.Module): The model to be trained.
        optim (torch.optim.Optimizer): The optimizer to use for training.
        scheduler (torch.optim.lr_scheduler._LRScheduler): The learning rate scheduler.
        dataloader_train (torch.utils.data.DataLoader): DataLoader for the training dataset.
        dataloader_val (torch.utils.data.DataLoader): DataLoader for the validation dataset.
        output_dir (str): Directory where model checkpoints will be saved.
        resume (str, optional): Path to a checkpoint to resume training from.
    """
    
    def __init__(self, model,
                 optim,
                 scheduler,
                 dataloader_train,
                 dataloader_val,
                 local_rank,
                 use_ddp=False,
                 use_fsdp=False,
                 **kwargs):
        """
        Initializes the Trainer class with the model, optimizer, scheduler, dataloaders, and other settings.
 
        Args:
            model (torch.nn.Module): The model to be trained.
            optim (torch.optim.Optimizer): The optimizer to use for training.
            scheduler (torch.optim.lr_scheduler._LRScheduler): The learning rate scheduler.
            dataloader_train (torch.utils.data.DataLoader): The DataLoader for the training dataset.
            dataloader_val (torch.utils.data.DataLoader): The DataLoader for the validation dataset.
            **kwargs: Additional keyword arguments:
                      max_epoch (int): The maximum number of epochs for training.
                      output_dir (str): The directory where model checkpoints will be saved. Default is './'.
                      resume (str, optional): The file path to a checkpoint to resume training from.
        """
        
        self.model = model
        self.optim = optim
        self.scheduler = scheduler
        self.dataloader_train = dataloader_train
        self.dataloader_val = dataloader_val
        self.output_dir = kwargs.get('output_dir', './')
        self.resume = kwargs.get('resume', True)
        self.start_epoch = 0
        self.max_epoch = kwargs.get('max_epoch', 100)
        self.local_rank = local_rank
        self.use_ddp = use_ddp
        self.use_fsdp = use_fsdp
        self.device = next(model.parameters()).device
        self.kwargs = kwargs
        
        if self.resume:
            self._resume_checkpoint(self.resume)
    
        try:
            rank = dist.get_rank()
            world_size = dist.get_world_size()
        except:
            rank = 0
            world_size = 1
            logging.warning("distributed is not initialized, only single shard")
        self.rank = rank
        self.world_size = world_size
    
    def _save_checkpoint(self, epoch):
        """
        Saves a checkpoint containing the model's state, the optimizer's state,
        and the scheduler's state at the end of the given epoch. This method is
        intended to be called at the end of each epoch to save the training progress.
 
        Args:
            epoch (int): The epoch number at which the checkpoint is being saved.
        """
        state = {
            'epoch': epoch,
            'state_dict': self.model.state_dict(),
            'optimizer': self.optim.state_dict(),
            'scheduler': self.scheduler.state_dict(),
        }
        # Create output directory if it does not exist
        os.makedirs(self.output_dir, exist_ok=True)
        filename = os.path.join(self.output_dir, f'model.e{epoch}.pb')
        torch.save(state, filename)
        print(f'Checkpoint saved to {filename}')
    
    def _resume_checkpoint(self, resume_path):
        """
        Resumes training from a checkpoint at the given file path.
        Loads the model's state, the optimizer's state, and the scheduler's state.
 
        Args:
            resume_path (str): The file path to the checkpoint to resume from.
        """
        if os.path.isfile(resume_path):
            checkpoint = torch.load(resume_path)
            self.start_epoch = checkpoint['epoch'] + 1
            self.model.load_state_dict(checkpoint['state_dict'])
            self.optim.load_state_dict(checkpoint['optimizer'])
            self.scheduler.load_state_dict(checkpoint['scheduler'])
            print(f"Checkpoint loaded successfully from '{resume_path}' at (epoch {checkpoint['epoch']})")
        else:
            print(f"No checkpoint found at '{resume_path}', starting from scratch")
        
    def run(self):
        """
        Starts the training process, iterating over epochs, training the model,
        and saving checkpoints at the end of each epoch.
        """
        for epoch in range(self.start_epoch, self.max_epoch + 1):
            self._train_epoch(epoch)
            # self._validate_epoch(epoch)
            if self.rank == 0:
                self._save_checkpoint(epoch)
            self.scheduler.step()
            break
    
    def _train_epoch(self, epoch):
        """
        Defines the training process for a single epoch with gradient accumulation.
        Args:
            epoch (int): The current epoch number.
        """
        self.model.train()
        pbar = tqdm(colour="blue", desc=f"Training Epoch: {epoch + 1}", total=len(self.dataloader_train),
                    dynamic_ncols=True)
        
        # Set the number of steps for gradient accumulation
        accum_grad = self.kwargs.get("accum_grad", 1)
        # Initialize the gradient accumulation
        self.optim.zero_grad()
        speed_stats = {}
        time5 = time.perf_counter()
        for batch_idx, batch in enumerate(self.dataloader_train):
            time1 = time.perf_counter()
            speed_stats["data_load"] = f"{time1-time5:0.3f}"
            # import pdb;
            # pdb.set_trace()
            batch = to_device(batch, self.device)
            
            my_context = self.model.no_sync if batch_idx % accum_grad != 0 else nullcontext
            with my_context():
                time2 = time.perf_counter()
                retval = self.model(**batch)
                time3 = time.perf_counter()
                speed_stats["forward_time"] = f"{time3 - time2:0.3f}"
                loss, stats, weight = retval
                stats = {k: v for k, v in stats.items() if v is not None}
                if self.use_ddp or self.use_fsdp:
                    # Apply weighted averaging for loss and stats
                    loss = (loss * weight.type(loss.dtype)).sum()
                    # if distributed, this method can also apply all_reduce()
                    stats, weight = recursive_average(stats, weight, distributed=True)
                    # Now weight is summation over all workers
                    loss /= weight
                    # Multiply world_size because DistributedDataParallel
                    # automatically normalizes the gradient by world_size.
                    loss *= self.world_size
                # Scale the loss since we're not updating for every mini-batch
                loss = loss / accum_grad
                loss.backward()
                time4 = time.perf_counter()
                speed_stats["backward_time"] = f"{time4 - time3:0.3f}"
            
            # Perform an optimizer step only after accumulating enough gradients
            if (batch_idx + 1) % accum_grad == 0 or (batch_idx + 1) == len(self.dataloader_train):
                # Perform gradient clipping if it is set
                if self.kwargs.get("grad_clip", None) is not None:
                    grad_norm = torch.nn.utils.clip_grad_norm_(
                        self.model.parameters(),
                        max_norm=self.kwargs.get("grad_clip", 10.0),
                        norm_type=self.kwargs.get("grad_clip_type", 2.0),
                    )
                    if not torch.isfinite(grad_norm):
                        logging.warning(
                            f"The grad norm is {grad_norm}. Skipping updating the model."
                        )
                        self.optim.zero_grad()  # Reset gradients
                        continue
                
                # Execute an optimization step (update model parameters)
                self.optim.step()
                self.scheduler.step()
                # Clear gradients for the next accumulation stage
                self.optim.zero_grad()
                total_time = f"{time.perf_counter() - time5:0.3f}"
                time5 = time.perf_counter()
                speed_stats["optim_time"] = f"{time5 - time4:0.3f}"
    
                speed_stats["total_time"] = total_time
            
            # import pdb;
            # pdb.set_trace()
            pbar.update(1)
            if self.local_rank == 0:
                description = (
                    f"Epoch: {epoch + 1}/{self.max_epoch}, "
                    f"step {batch_idx}/{len(self.dataloader_train)}, "
                    f"{speed_stats}, "
                    f"(loss: {loss.detach().cpu().item():.3f}), "
                    f"{[(k, round(v.cpu().item(), 3)) for k, v in stats.items()]}"
                )
                pbar.set_description(description)
            
            # if batch_idx == 2:
            #     break
        pbar.close()
 
    def _validate_epoch(self, epoch):
        """
        Defines the validation process for a single epoch.
        Should be implemented with the actual model validation steps.
    
        Args:
            epoch (int): The current epoch number.
        """
        self.model.eval()
        with torch.no_grad():
            for data, target in self.dataloader_val:
                # Implement the model validation steps here
                pass