YOLOv5를 사용한 멀티 GPU 학습#

이 가이드는 단일 머신 또는 여러 머신에서 여러 개의 GPU를 사용하여 YOLOv5를 학습하는 방법을 설명합니다.

시작하기 전에#

requirements.txt 저장소를 클론하고 Python>=3.8.0 환경에 설치하며, PyTorch>=1.8을 포함합니다. 모델 및 데이터셋은 최신 YOLOv5 릴리스에서 자동으로 다운로드됩니다.

git clone https://github.com/ultralytics/yolov5 # clone
cd yolov5
pip install -r requirements.txt # install

학습#

학습을 시작할 사전 학습된 모델을 선택합니다. 여기서는 작고 빠른 모델인 YOLOv5s를 선택합니다. 모든 모델의 전체 비교는 README 표를 참조하세요. 이 모델을 COCO 데이터셋에서 멀티 GPU로 학습합니다.

단일 GPU#

python train.py --batch 64 --data coco.yaml --weights yolov5s.pt --device 0

멀티 GPU DataParallel 모드 (⚠️ 권장하지 않음)#

DataParallel 모드를 활성화하려면 --device에 여러 GPU ID를 전달합니다.

python train.py --batch 64 --data coco.yaml --weights yolov5s.pt --device 0,1

DataParallel은 속도가 느리며 단일 GPU를 사용하는 것에 비해 학습 속도가 거의 향상되지 않습니다.

멀티 GPU DistributedDataParallel 모드 (✅ 권장)#

학습 명령어 앞에 python -m torch.distributed.run --nproc_per_node을 붙이고 일반적인 인수를 전달합니다.

python -m torch.distributed.run --nproc_per_node 2 train.py --batch 64 --data coco.yaml --weights yolov5s.pt --device 0,1

• --nproc_per_node은 사용할 GPU의 수입니다. 위의 예시에서는 2입니다.
• --batch은 총 배치 크기로, 각 GPU에 균등하게 분할됩니다. 위의 예시에서는 GPU당 64 / 2 = 32입니다.

위 명령어는 0...(N-1) GPU를 사용합니다. 대신 환경 변수를 통해 장치 가시성을 제어하려면 실행하기 전에 CUDA_VISIBLE_DEVICES=2,3(또는 기타 목록)을 설정하세요.

python -m torch.distributed.run --nproc_per_node 2 train.py --batch 64 --data coco.yaml --cfg yolov5s.yaml --weights '' --device 2,3

python -m torch.distributed.run --nproc_per_node 2 train.py --batch 64 --data coco.yaml --cfg yolov5s.yaml --weights '' --sync-bn

# On master machine 0
python -m torch.distributed.run --nproc_per_node G --nnodes N --node_rank 0 --master_addr "192.168.1.1" --master_port 1234 train.py --batch 64 --data coco.yaml --cfg yolov5s.yaml --weights ''

# On machine R
python -m torch.distributed.run --nproc_per_node G --nnodes N --node_rank R --master_addr "192.168.1.1" --master_port 1234 train.py --batch 64 --data coco.yaml --cfg yolov5s.yaml --weights ''

참고#

• Windows 지원은 테스트되지 않았으며, Linux를 권장합니다.

• --batch은 GPU 수의 배수여야 합니다.

• GPU 0은 EMA를 유지하고 체크포인트를 처리하기 때문에 다른 GPU보다 약간 더 많은 메모리를 사용합니다.

• RuntimeError: Address already in use 오류가 발생하는 경우, 대개 여러 학습 실행이 동일한 포트를 사용하고 있음을 의미합니다. --master_port을 사용하여 다른 포트를 지정하세요:

  python -m torch.distributed.run --master_port 1234 --nproc_per_node 2 ...

결과#

8개의 A100 SXM4-40GB가 장착된 AWS EC2 P4d 인스턴스에서 YOLOv5l을 1개의 COCO 에폭 동안 실행한 DDP 프로파일링 결과입니다.

# prepare
t=ultralytics/yolov5:latest && sudo docker pull $t && sudo docker run -it --ipc=host --device nvidia.com/gpu=all -v "$(pwd)"/coco:/usr/src/coco $t
pip3 install torch==1.9.0+cu111 torchvision==0.10.0+cu111 -f https://download.pytorch.org/whl/torch_stable.html
cd .. && rm -rf app && git clone https://github.com/ultralytics/yolov5 -b master app && cd app
cp data/coco.yaml data/coco_profile.yaml

# profile
python train.py --batch-size 16 --data coco_profile.yaml --weights yolov5l.pt --epochs 1 --device 0
python -m torch.distributed.run --nproc_per_node 2 train.py --batch-size 32 --data coco_profile.yaml --weights yolov5l.pt --epochs 1 --device 0,1
python -m torch.distributed.run --nproc_per_node 4 train.py --batch-size 64 --data coco_profile.yaml --weights yolov5l.pt --epochs 1 --device 0,1,2,3
python -m torch.distributed.run --nproc_per_node 8 train.py --batch-size 128 --data coco_profile.yaml --weights yolov5l.pt --epochs 1 --device 0,1,2,3,4,5,6,7

결과에서 볼 수 있듯이 여러 GPU와 함께 DistributedDataParallel을 사용하면 학습 속도가 거의 선형적으로 확장됩니다. 8개의 GPU를 사용하면 단일 GPU를 사용할 때보다 학습이 약 6.5배 빠르게 완료되며 장치당 동일한 메모리 사용량이 유지됩니다.

지원되는 환경#

Ultralytics는 프로젝트를 빠르게 시작할 수 있도록 CUDA, CUDNN, Python, PyTorch와 같은 필수 종속성이 미리 설치된 다양한 즉시 사용 가능한 환경을 제공합니다.

• 무료 GPU 노트북:
• Google Cloud: GCP 퀵스타트 가이드
• Amazon: AWS 빠른 시작 가이드
• Azure: AzureML 빠른 시작 가이드
• Docker: Docker 퀵스타트 가이드

프로젝트 상태#

이 배지는 모든 YOLOv5 GitHub Actions CI(Continuous Integration) 테스트가 성공적으로 통과되었음을 나타냅니다. 이 CI 테스트들은 학습, 검증, 추론, 내보내기, 벤치마크 등 다양한 핵심 측면에서 YOLOv5의 기능과 성능을 엄격하게 확인합니다. 테스트는 24시간마다 그리고 새로운 커밋이 발생할 때마다 수행되며 macOS, Windows, Ubuntu에서 일관되고 안정적인 작동을 보장합니다.

크레딧#

모든 노고를 아끼지 않은 @MagicFrogSJTU님과 그 과정을 안내해주신 @glenn-jocher님께 감사드립니다.

참고 항목#

• 학습 모드 - Ultralytics로 YOLO 모델 학습하는 방법 알아보기
• 하이퍼파라미터 튜닝 - 모델 성능 최적화
• Docker 빠른 시작 가이드 - 학습을 위한 Docker 환경 설정

FAQ#

이슈를 열기 전에 아래 체크리스트를 확인하십시오. 시간을 절약할 수 있습니다.