由于FPGA與GPU相比，F(xiàn)PGA使用門(mén)檻較高，因而GPU應(yīng)用更為廣泛。目前，GPU云主機(jī)主要用于機(jī)器(深度)學(xué)習(xí)、圖形處理、科學(xué)計(jì)算、視頻編解碼等場(chǎng)景，為了順應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展需求，由中國(guó)信息通信研究院主導(dǎo)的可信云評(píng)估體系新增了對(duì)GPU主機(jī)的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，相對(duì)于云主機(jī)，GPU云主機(jī)在服務(wù)形態(tài)仍有所差異，性能無(wú)疑是用戶重點(diǎn)關(guān)注的指標(biāo)之一。
首批評(píng)估對(duì)象囊括了國(guó)內(nèi)公有云廠商的第一梯隊(duì)， 阿里云、騰訊云、華為云、百度云、天翼云、UCloud六大廠商齊聚首，堪稱行業(yè)水平實(shí)力擔(dān)當(dāng)。為了更好的讓用戶認(rèn)識(shí)和了解GPU云主機(jī)，本次評(píng)估重點(diǎn)考察了大家關(guān)注的指標(biāo)和GPU云主機(jī)特有的指標(biāo)，如服務(wù)功能、資源調(diào)配能力和性能。 GPU云主機(jī)目前應(yīng)用于機(jī)器(深度)學(xué)習(xí)占據(jù)了較大比例，今天主要討論基于深度學(xué)習(xí)的性能評(píng)估測(cè)試。
資源選型
目前主流的GPU型號(hào)主要是Nvidia的Tesla K、M和P系列，本次評(píng)估的資源選型基于P系列兩個(gè)型號(hào)進(jìn)行，6家廠商分為P40和P100兩組，在資源規(guī)格上，阿里云和騰訊云可同時(shí)提供A卡和N卡。GPU性能指標(biāo)官方數(shù)據(jù)主要體現(xiàn)在單精度和雙精度，對(duì)用戶不具有實(shí)際的參考意義， 模擬用戶進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練，直觀反映GPU主機(jī)性能，更加貼近用戶需求。
深度學(xué)習(xí)模型
深度學(xué)習(xí)的訓(xùn)練主要依靠模型和數(shù)據(jù)集，國(guó)際上比較具有代性的訓(xùn)練模型主要有：AlexNet模型、Cifar10模型、MNist模型、ResNet模型，此次評(píng)估選擇其中三個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)模型，數(shù)據(jù)集上的選擇，ImageNet數(shù)據(jù)量相對(duì)權(quán)威，但是有數(shù)據(jù)量過(guò)大，國(guó)內(nèi)鏡像較少，不適合用于短期的測(cè)試驗(yàn)證。本地評(píng)估測(cè)試主要基于機(jī)器學(xué)習(xí)模型默認(rèn)數(shù)據(jù)集或數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)集。以下是常見(jiàn)的深度學(xué)習(xí)模型：
01 AlexNet模型：
是Alex和Hinton參加ILSVRC2012比賽的卷積網(wǎng)絡(luò)模型，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是開(kāi)啟更深CNN的開(kāi)山之作，其對(duì)CNN的一些改進(jìn)成為以后CNN網(wǎng)絡(luò)通用的結(jié)構(gòu)。
02 Cifar10模型：
是典型的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包含相應(yīng)的卷積層，池化層，修正線性單元以及最頂層帶有分類器的歸一化采樣層。數(shù)據(jù)集為一個(gè)使用非常廣泛的物體識(shí)別圖像數(shù)據(jù)集，CIFAR-10數(shù)據(jù)中包含了60000張32×32的彩色圖像，其中訓(xùn)練集50000張，測(cè)試集10000張。
03 Mnist模型：
MNIST是一個(gè)入門(mén)級(jí)的計(jì)算機(jī)視覺(jué)數(shù)據(jù)集，它包含各種手寫(xiě)數(shù)字圖片，包含60000行的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集(mnist.train)和10000行的測(cè)試數(shù)據(jù)集(mnist.test)。
04 ResNet模型：
深度殘差網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)對(duì)residual block和shortcut connection的引入，使網(wǎng)絡(luò)能夠達(dá)到更高的層數(shù)并且不會(huì)發(fā)生網(wǎng)絡(luò)退化現(xiàn)象。ResNet是由KaiMing He在2015年發(fā)表，并基于該模型獲得了當(dāng)年ImageNet detection，ImageNet localization，COCO detection等多個(gè)比賽的冠軍。
測(cè)試環(huán)節(jié)
在實(shí)際測(cè)試環(huán)節(jié)，首先要做的是搭建環(huán)境，如GPU驅(qū)動(dòng)、CUDA等必要條件，其中部分廠商已經(jīng)在操作系統(tǒng)鏡像集成了GPU驅(qū)動(dòng)，減少了安裝的工作量;在配置深度學(xué)習(xí)庫(kù)TensorFlow時(shí)，需要正確安裝對(duì)應(yīng)版本的CUDA、cuDNN、Python等環(huán)境，也有廠商幫用戶提供好了容器的鏡像文件，細(xì)節(jié)體現(xiàn)差異，真正做到省時(shí)省力;結(jié)果處理環(huán)節(jié)，首先保證足夠多的數(shù)據(jù)量，將各個(gè)模型測(cè)試結(jié)果保存到本地文件，去除首末端噪點(diǎn)數(shù)據(jù)，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行去除壞值，求最大、最小值、平均值、中位數(shù)、方差等數(shù)據(jù)，最終將數(shù)據(jù)可視化。
應(yīng)用案例性能測(cè)試
除了使用經(jīng)典機(jī)器學(xué)習(xí)模型進(jìn)行性能測(cè)試之外，同期舉辦的云計(jì)算性能創(chuàng)新大賽廣泛征集了高校優(yōu)秀案例，對(duì)GPU云主機(jī)性能進(jìn)行了驗(yàn)證。案例的取材包含了大型仿真、機(jī)器學(xué)習(xí)、科學(xué)計(jì)算等熱門(mén)應(yīng)用場(chǎng)景，其中來(lái)自清華和蘭大的應(yīng)用案例得到了專家評(píng)審的一致高度認(rèn)可，體現(xiàn)了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的完美結(jié)合，成為云計(jì)算助力行業(yè)應(yīng)用的成功典范。
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