mxnet深度学习(KVS)

分布式的键值对的存储(Ditstributed Key-value Store)

KVStore是一个数据共享的地方。我们可以把它认为他是一个简单的类横跨不同的设备(GPUS和不同的机器)，在这里设备将会压入和提取数据。

初始化

让我们考虑一个简单的例子:初始化一个(int,NDAarray)对用来存储，然后把它的值再提取出来。

>>> kv = mx.kv.create('local') # create a local kv store.
>>> shape = (2,3)
>>> kv.init(3, mx.nd.ones(shape)*2)
>>> a = mx.nd.zeros(shape)
>>> kv.pull(3, out = a)
>>> print a.asnumpy()
[[ 2.  2.  2.]
 [ 2.  2.  2.]]

我们把一个2x3的矩阵存在序号为3的地方，并把它从kv里面取出来。

压入，聚合，更新

对于被初始化的键，我们可以压入一个新值用相同的模型。

>>> kv.push(3, mx.nd.ones(shape)*8)
>>> kv.pull(3, out = a) # pull out the value
>>> print a.asnumpy()
[[ 8.  8.  8.]
 [ 8.  8.  8.]]

用来压入的数据可以来自于任何设备上。另外，我们可以压入几个值在同一个键上，在这里KVStore将首先把这些值加起来然后把这些聚合的值给压入。

>>> gpus = [mx.gpu(i) for i in range(4)]
>>> b = [mx.nd.ones(shape, gpu) for gpu in gpus]
>>> kv.push(3, b)
>>> kv.pull(3, out = a)
>>> print a.asnumpy()
[[ 4.  4.  4.]
 [ 4.  4.  4.]]

这里，我们生成了4个全为1的矩阵从4个gpu里面，然后把他们压入到同一个键里面，因为被压入4次，相当于被求和了4次，所以显示的结果是每个元素都为4.

对于每次压入，KVStore通过存储在updater里面的值，把压入值进行结合。默认的updater是ASSIGN，我们能取代默认的(ASSIGN)来控制控制数据的融合方式。

>>> def update(key, input, stored):
>>>     print "update on key: %d" % key
>>>     stored += input * 2
>>> kv._set_updater(update)
>>> kv.pull(3, out=a)
>>> print a.asnumpy()
[[ 4.  4.  4.]
 [ 4.  4.  4.]]
>>> kv.push(3, mx.nd.ones(shape))
update on key: 3
>>> kv.pull(3, out=a)
>>> print a.asnumpy()
[[ 6.  6.  6.]
 [ 6.  6.  6.]]

提取

我们早已看到怎么提取一个简单的键值对了。为了简化提取的过程，我们可以在一次调用中提取值到几个设备里面

>>> b = [mx.nd.ones(shape, gpu) for gpu in gpus]
>>> kv.pull(3, out = b)
>>> print b[1].asnumpy()
[[ 6.  6.  6.]
 [ 6.  6.  6.]]

处理一列的键值对

所有到目前为止的操作都是涉及了一个单一的键值对。KVStore也提供了一个接口对于一列的键值对。对于一个单一的设备:

>>> keys = [5, 7, 9]
>>> kv.init(keys, [mx.nd.ones(shape)]*len(keys))
>>> kv.push(keys, [mx.nd.ones(shape)]*len(keys))
update on key: 5
update on key: 7
update on key: 9
>>> b = [mx.nd.zeros(shape)]*len(keys)
>>> kv.pull(keys, out = b)
>>> print b[1].asnumpy()
[[ 3.  3.  3.]
 [ 3.  3.  3.]]

对于多重设备来说

>>> b = [[mx.nd.ones(shape, gpu) for gpu in gpus]] * len(keys)
>>> kv.push(keys, b)
update on key: 5
update on key: 7
update on key: 9
>>> kv.pull(keys, out = b)
>>> print b[1][1].asnumpy()
[[ 11.  11.  11.]
 [ 11.  11.  11.]]