envd如何对深度学习训练进行性能调优？
TL; DR 为了能够更好地支持训练指标收集和任务的性能 profiling，我们设计了一个小规模的调查 机器学习开发可观测性小调查，我们希望在 envd 中支持更符合算法工程师使用需求的 profiler 功能。欢迎参与！
深度学习训练是少见的，既可能是计算密集（Compute intensive），又可能是数据密集（Data intensive），还可能是内存密集（Memory intensive）型的工作负载。
这使得它的 profiling 过程非常复杂。当模型使用了超出预期的显存或者是内存，亦或是模型训练发挥不出显卡的计算能力等问题出现时，我们很难搞清楚到底发生了什么。当然，为了解决这些问题，也有一些开源的产品或者工具出现。
TensorBoard
这其中最受欢迎的无疑是 TensorBoard。它能够帮助用户收集训练过程中的指标，进而对其进行可视化。其使用方式也非常简单：
python
log_dir="logs/profile/" + datetime.now().strftime("%Y%m%d-%H%M%S")
tensorboard_callback = tf.keras.callbacks.TensorBoard(
log_dir=log_dir, histogram_freq=1, profile_batch = 3)
model.fit(train_data,
steps_per_epoch=20,
epochs=5,
callbacks=[tensorboard_callback])
不仅 TensorFlow 和 Keras，PyTorch 也开始支持了 TensorBoard。
Nvidia SMI
如果你只是想获得一些硬件的指标，那么有更加简单的方式：nvidia-smi。你可以通过 nvidia-smi 命令查看不同进程的 GPU 显存使用情况。通常你会希望训练进程占用了绝大多数的可用显存，这说明你的模型正在很好地使用 GPU。
另外你可用关注其中的功耗（Power consumption）指标，当 GPU 的计算单元进行运算时，功耗会随之提升。一个高功耗意味着更高的计算单元使用频率。当你发现显存的使用很少，或者功耗很低时，可以尝试用更大的 batch size 进行训练。如果你希望获得更多的指标，可以通过 nvidia-smi dmon 命令来获得。
nvidia-smi 也是非常常用的性能调试工具，它提供 CLI 的接口，使用起来非常简单。
Nvidia Nsight Systems
Nvidia Nsight Systems 是用来调试和优化 GPU 程序的有力工具。针对深度学习训练任务，Nsight Systems 能够以可视化的方式分析显存使用、CUDA Kernel 执行情况等。它虽然功能非常强大，但是也有比较高的学习门槛。如果不是非常了解 Nsight 软件系列产品的工程师，或者并不追求极致优化的时候，很少会使用它来进行性能优化。
Nvidia DLProf
DLProf 是对 Nvidia Nsight 的一个封装。你可以通过 dlprof python main.py 来收集训练过程中的指标。它会生成两个文件：sqlite 和 qdrep，以及 events_folder。接下来可以使用 TensorBoard 来基于 events_folder 进行可视化展示。
如何选择
虽然有各种各样的工具可供选择，但是在我们看来，这些工具都比较难以使用。我们在之前的工作中也经常遇到与 GPU 相关的性能问题时头疼不已。
为了能够更好地支持训练指标收集和任务的性能 profiling，我们设计了一个小规模的调查 机器学习开发可观测性小调查，我们希望在 envd 中支持更符合算法工程师使用需求的 profiler 功能。欢迎参与！
