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AWS Amazon SageMaker つかってみた3 〜サンプルの実行〜

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はじめに

Amazon SageMaker を利用する上で自分が気になったところ、詰まったところを中心にまとめていきます。

この記事では予めノートブックインスタンスに用意されていたサンプルの実行した時のことを書きます。

前回の記事はこちら

次回の記事はこちら


注意

この記事ではパラメータの設定で失敗しており、最後まで実行ができていません。

完全版はこちらの記事を御覧ください。

この記事は戦いの歴史として残しておきます。


サンプルの場所

Jupyterの導入については前回の記事を参照


  1. Jupyterのホーム画面を開きます。


  2. sample-notebooks ディレクトリを開きます。


  3. sagemaker-python-sdk ディレクトリを開きます。


  4. mxnet_gluon_cifar10 ディレクトリを開きます。


  5. cifar10.ipynb ファイルを開きます。


サンプルの実行

Jupyter NotebookにはPythonのコードと説明が含まれます。

右に In [ ]: と書かれているのがコードで、それ以外は説明です。


サンプルについて


  • 用いるデータセット: CIFAR-10という6万枚の画像データのデータセット

  • 学習内容: 34層の深層学習により画像を10種類にクラスタリングする。


セットアップ

scikit-image のライブラリが必要なのでcondaのページから入れてください。



  1. conda tab のリンクをクリックするか、Jupyterのホームから Conda のタブをクリックします。


  2. Available packages のところのSearchで scikit-image を検索します。


  3. scikit-image を選択します。

  4. 右矢印を押下してインストールします。

はじめのpythonコードを実行してみましょう。

以下のコードを選択して、画面上部の Cell から Run Cells を選択します。

import os

import boto3
import sagemaker
from sagemaker.mxnet import MXNet
from mxnet import gluon
from sagemaker import get_execution_role

sagemaker_session = sagemaker.Session()

role = get_execution_role()

右の表示が In [*]: に変わります。

* は実行中であることを表します。

実行が終わると In [1]: のような表示になります。

数字は実行された順番を表します。

初めて実行すると以下のWarningが表示されます。

こちらの原因と解消方法を知っている人がいれば教えてください。

/home/ec2-user/anaconda3/envs/mxnet_p27/lib/python2.7/site-packages/urllib3/contrib/pyopenssl.py:46: DeprecationWarning: OpenSSL.rand is deprecated - you should use os.urandom instead

import OpenSSL.SSL

もう一度実行するとWarningが消えます。


データのダウンロード

CIFAR10をダウンロードします。

from cifar10_utils import download_training_data

download_training_data()

少し時間がかかります。


データのアップロード

Amazon SageMakerで学習させるにはまずS3に学習データをアップロードする必要があります。

S3へデータをアップロードするには sagemaker.Session.upload_data の関数を使います。

戻り値の inputs にはアップロード先のIDが入っており、後ほど学習の際に利用します。

inputs = sagemaker_session.upload_data(path='data', key_prefix='data/gluon-cifar10')

print('input spec (in this case, just an S3 path): {}'.format(inputs))


train 関数の確認

SageMakerで利用可能な学習スクリプトを用意する必要があります。

学習スクリプトは train 関数として実装されている必要があります。

学習環境の情報が train 関数の引数として渡されます。

!cat 'cifar10.py'


学習スクリプトの実行

MXNet クラスを用いると分散環境での学習が可能です。

以下の設定をします。


  • 学習スクリプト

  • IAMロール

  • インスタンス数

  • インスタンスタイプ

デフォルトでは2個の ml.p2.xlarge インスタンスで学習ができるように設定されています。

ml.p2.xlarge インスタンスはGPUのインスタンスで、無料枠ではないので注意してください。

また、私のアカウントでは利用制限がかかっており、制限解除にはサポートへの問い合わせが必要なようです。

今回は無料枠の ml.m4.xlarge インスタンスを4個利用して学習をさせることにしました。

m = MXNet("cifar10.py", 

role=role,
train_instance_count=4,
train_instance_type="ml.m4.xlarge",
hyperparameters={'batch_size': 128,
'epochs': 50,
'learning_rate': 0.1,
'momentum': 0.9})

MXNet クラスができましたので、アップロードしたデータを使って学習を開始します。

SageMakerではローカルディスクからデータを読み出すようにデータを扱えます。

m.fit(inputs)

学習がスタートしました。

現在実行中の学習はAmazon SageMakerのジョブの画面で確認できます。


学習の結果と考察

結論から言いますと、タイムアウトとなって学習が最後まで終わりませんでした。

ジョブの時間はデフォルトで24時間に設定されておりましたが、24時間以内に学習ができませんでした。

24時間時点で正解率は約80%程度でした。


GPU恐るべし

今回ケチってCPUのインスタンス ml.m4.xlarge を4個使ったんですが、まさか24時間で学習が終わらないなんて。。。

GPUのインスタンス ml.p2.xlarge を1個で学習をすると45分ほどで学習できたとの報告もありますので、GPU恐るべしというところです。

料金で見ても



  • ml.p2.xlarge を1時間で$1.26


  • ml.m4.xlarge を96時間で$26.88

とGPUインスタンスを使ったほうが圧倒的に安くなります。

今後の学習ではGPUを積極的に使っていきたいところです。


分散環境での学習がうまくできていない?

4個のインスタンスの途中経過を見てみたところ、同じタイミングで同じ正解率しか返していませんでした。

以下に途中経過の一部を載せます。

2017-12-23 21:24:43,320 INFO - root - Epoch [17] Batch [144]#011Speed: 22.750666 samples/sec#011accuracy=0.805550

2017-12-23 21:24:43,319 INFO - root - Epoch [17] Batch [144]#011Speed: 22.242182 samples/sec#011accuracy=0.805550
2017-12-23 21:24:43,321 INFO - root - Epoch [17] Batch [144]#011Speed: 22.460798 samples/sec#011accuracy=0.805550
2017-12-23 21:24:43,309 INFO - root - Epoch [17] Batch [144]#011Speed: 22.502813 samples/sec#011accuracy=0.805550
2017-12-23 21:24:49,176 INFO - root - Epoch [17] Batch [145]#011Speed: 21.862221 samples/sec#011accuracy=0.805544
2017-12-23 21:24:49,123 INFO - root - Epoch [17] Batch [145]#011Speed: 22.058621 samples/sec#011accuracy=0.805544
2017-12-23 21:24:49,051 INFO - root - Epoch [17] Batch [145]#011Speed: 22.333050 samples/sec#011accuracy=0.805544
2017-12-23 21:24:49,128 INFO - root - Epoch [17] Batch [145]#011Speed: 21.997985 samples/sec#011accuracy=0.805544
2017-12-23 21:24:55,092 INFO - root - Epoch [17] Batch [146]#011Speed: 21.445688 samples/sec#011accuracy=0.805538
2017-12-23 21:24:55,111 INFO - root - Epoch [17] Batch [146]#011Speed: 21.570254 samples/sec#011accuracy=0.805538
2017-12-23 21:24:55,115 INFO - root - Epoch [17] Batch [146]#011Speed: 21.379692 samples/sec#011accuracy=0.805538
2017-12-23 21:24:55,088 INFO - root - Epoch [17] Batch [146]#011Speed: 21.204017 samples/sec#011accuracy=0.805538

4個のインスタンスで学習しているので4行ずつ学習結果が出力されています。

分散学習をさせているのに全インスタンスで同じ学習率なのは違和感があります。

これは分散学習がうまくできていなかったのでしょうか?

MXNetに問題があるのか、パラメータの設定に問題があるのか、学習スクリプトに問題があるのかはわかっていませんが、こちらの原因調査は今後の課題です。

分かる人がいたら教えてください。