上一节笔记中记录了调用 saver.save()
会生成三个文件.
知识点:
- TensorFlow 通过图的形式来表述计算, 其中所有的计算会被表达为计算图上的节点.
元图(MetaGraph)
记录计算图中节点的信息以及运行计算图中节点需要的元数据
元图(MetaGraph)
是由MetaGraphDef Protocol Buffer
定义的
MetaGraphDef
默认保存为.meta
后缀的文件
MetaGraphDef
类型定义:
1 2 3 4 5 6 7
| message MetaGraphDef { MetaInfoDef meta_info_def = 1; GraphDef graphd_def = 2; SaverDef saver_def = 3; map<string, CollectionDef> collection_def = 4; map<string, SignatureDef> signature_def = 5; }
|
默认保存的.meta
文件是二进制形式保存的, export_meta_graph
函数支持 JSON 格式导出.
1 2 3
|
saver.export_meta_graph("./.../YourModel.ckpt.meta.json", as_text=True)
|
以下是我的代码:
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| v1 = tf.Variable(tf.constant(1.0, shape=[1]), name='v1') v2 = tf.Variable(tf.constant(1.0, shape=[1]), name='v2') result = v1 + v2
saver = tf.train.Saver() saver.export_meta_graph('./SaveModels/Model4.ckpt.meta.json', as_text=True)
""" meta_info_def { stripped_op_list { op { name: "Add" input_arg { name: "x" type_attr: "T" } input_arg { name: "y" type_attr: "T" } output_arg { name: "z" type_attr: "T" } attr { name: "T" type: "type" allowed_values { list { type: DT_BFLOAT16 type: DT_HALF type: DT_FLOAT type: DT_DOUBLE type: DT_UINT8 type: DT_INT8 type: DT_INT16 type: DT_INT32 type: DT_INT64 type: DT_COMPLEX64 type: DT_COMPLEX128 type: DT_STRING } } } } op { name: "Assign" input_arg { name: "ref" type_attr: "T" is_ref: true } input_arg { name: "value" type_attr: "T" } output_arg { name: "output_ref" type_attr: "T" is_ref: true } attr { name: "T" type: "type" } attr { name: "validate_shape" type: "bool" default_value { b: true } } attr { name: "use_locking" type: "bool" default_value { b: true } } allows_uninitialized_input: true } op { name: "Const" output_arg { name: "output" type_attr: "dtype" } attr { name: "value" type: "tensor" } attr { name: "dtype" type: "type" } } op { name: "Identity" input_arg { name: "input" type_attr: "T" } output_arg { name: "output" type_attr: "T" } attr { name: "T" type: "type" } } op { name: "NoOp" } op { name: "RestoreV2" input_arg { name: "prefix" type: DT_STRING } input_arg { name: "tensor_names" type: DT_STRING } input_arg { name: "shape_and_slices" type: DT_STRING } output_arg { name: "tensors" type_list_attr: "dtypes" } attr { name: "dtypes" type: "list(type)" has_minimum: true minimum: 1 } is_stateful: true } op { name: "SaveV2" input_arg { name: "prefix" type: DT_STRING } input_arg { name: "tensor_names" type: DT_STRING } input_arg { name: "shape_and_slices" type: DT_STRING } input_arg { name: "tensors" type_list_attr: "dtypes" } attr { name: "dtypes" type: "list(type)" has_minimum: true minimum: 1 } is_stateful: true } op { name: "VariableV2" output_arg { name: "ref" type_attr: "dtype" is_ref: true } attr { name: "shape" type: "shape" } attr { name: "dtype" type: "type" } attr { name: "container" type: "string" default_value { s: "" } } attr { name: "shared_name" type: "string" default_value { s: "" } } is_stateful: true } } tensorflow_version: "1.9.0" tensorflow_git_version: "v1.9.0-0-g25c197e023" } graph_def { node { name: "Const" op: "Const" attr { key: "_output_shapes" value { list { shape { dim { size: 1 } } } } } attr { key: "dtype" value { type: DT_FLOAT } } attr { key: "value" value { tensor { dtype: DT_FLOAT tensor_shape { dim { size: 1 } } float_val: 1.0 } } } } node { name: "v1" op: "VariableV2" attr { key: "_output_shapes" value { list { shape { dim { size: 1 } } } } } attr { key: "container" value { s: "" } } attr { key: "dtype" value { type: DT_FLOAT } } attr { key: "shape" value { shape { dim { size: 1 } } } } attr { key: "shared_name" value { s: "" } } } node { name: "v1/Assign" op: "Assign" input: "v1" input: "Const" attr { key: "T" value { type: DT_FLOAT } } attr { key: "_class" value { list { s: "loc:@v1" } } } attr { key: "_output_shapes" value { list { shape { dim { size: 1 } } } } } attr { key: "use_locking" value { b: true } } attr { key: "validate_shape" value { b: true } } } node { name: "v1/read" op: "Identity" input: "v1" attr { key: "T" value { type: DT_FLOAT } } attr { key: "_class" value { list { s: "loc:@v1" } } } attr { key: "_output_shapes" value { list { shape { dim { size: 1 } } } } } } node { name: "Const_1" op: "Const" attr { key: "_output_shapes" value { list { shape { dim { size: 1 } } } } } attr { key: "dtype" value { type: DT_FLOAT } } attr { key: "value" value { tensor { dtype: DT_FLOAT tensor_shape { dim { size: 1 } } float_val: 1.0 } } } } node { name: "v2" op: "VariableV2" attr { key: "_output_shapes" value { list { shape { dim { size: 1 } } } } } attr { key: "container" value { s: "" } } attr { key: "dtype" value { type: DT_FLOAT } } attr { key: "shape" value { shape { dim { size: 1 } } } } attr { key: "shared_name" value { s: "" } } } node { name: "v2/Assign" op: "Assign" input: "v2" input: "Const_1" attr { key: "T" value { type: DT_FLOAT } } attr { key: "_class" value { list { s: "loc:@v2" } } } attr { key: "_output_shapes" value { list { shape { dim { size: 1 } } } } } attr { key: "use_locking" value { b: true } } attr { key: "validate_shape" value { b: true } } } node { name: "v2/read" op: "Identity" input: "v2" attr { key: "T" value { type: DT_FLOAT } } attr { key: "_class" value { list { s: "loc:@v2" } } } attr { key: "_output_shapes" value { list { shape { dim { size: 1 } } } } } } node { name: "add" op: "Add" input: "v1/read" input: "v2/read" attr { key: "T" value { type: DT_FLOAT } } attr { key: "_output_shapes" value { list { shape { dim { size: 1 } } } } } } node { name: "save/Const" op: "Const" attr { key: "_output_shapes" value { list { shape { } } } } attr { key: "dtype" value { type: DT_STRING } } attr { key: "value" value { tensor { dtype: DT_STRING tensor_shape { } string_val: "model" } } } } node { name: "save/SaveV2/tensor_names" op: "Const" attr { key: "_output_shapes" value { list { shape { dim { size: 2 } } } } } attr { key: "dtype" value { type: DT_STRING } } attr { key: "value" value { tensor { dtype: DT_STRING tensor_shape { dim { size: 2 } } string_val: "v1" string_val: "v2" } } } } node { name: "save/SaveV2/shape_and_slices" op: "Const" attr { key: "_output_shapes" value { list { shape { dim { size: 2 } } } } } attr { key: "dtype" value { type: DT_STRING } } attr { key: "value" value { tensor { dtype: DT_STRING tensor_shape { dim { size: 2 } } string_val: "" string_val: "" } } } } node { name: "save/SaveV2" op: "SaveV2" input: "save/Const" input: "save/SaveV2/tensor_names" input: "save/SaveV2/shape_and_slices" input: "v1" input: "v2" attr { key: "dtypes" value { list { type: DT_FLOAT type: DT_FLOAT } } } } node { name: "save/control_dependency" op: "Identity" input: "save/Const" input: "^save/SaveV2" attr { key: "T" value { type: DT_STRING } } attr { key: "_class" value { list { s: "loc:@save/Const" } } } attr { key: "_output_shapes" value { list { shape { } } } } } node { name: "save/RestoreV2/tensor_names" op: "Const" device: "/device:CPU:0" attr { key: "_output_shapes" value { list { shape { dim { size: 2 } } } } } attr { key: "dtype" value { type: DT_STRING } } attr { key: "value" value { tensor { dtype: DT_STRING tensor_shape { dim { size: 2 } } string_val: "v1" string_val: "v2" } } } } node { name: "save/RestoreV2/shape_and_slices" op: "Const" device: "/device:CPU:0" attr { key: "_output_shapes" value { list { shape { dim { size: 2 } } } } } attr { key: "dtype" value { type: DT_STRING } } attr { key: "value" value { tensor { dtype: DT_STRING tensor_shape { dim { size: 2 } } string_val: "" string_val: "" } } } } node { name: "save/RestoreV2" op: "RestoreV2" input: "save/Const" input: "save/RestoreV2/tensor_names" input: "save/RestoreV2/shape_and_slices" device: "/device:CPU:0" attr { key: "_output_shapes" value { list { shape { unknown_rank: true } shape { unknown_rank: true } } } } attr { key: "dtypes" value { list { type: DT_FLOAT type: DT_FLOAT } } } } node { name: "save/Assign" op: "Assign" input: "v1" input: "save/RestoreV2" attr { key: "T" value { type: DT_FLOAT } } attr { key: "_class" value { list { s: "loc:@v1" } } } attr { key: "_output_shapes" value { list { shape { dim { size: 1 } } } } } attr { key: "use_locking" value { b: true } } attr { key: "validate_shape" value { b: true } } } node { name: "save/Assign_1" op: "Assign" input: "v2" input: "save/RestoreV2:1" attr { key: "T" value { type: DT_FLOAT } } attr { key: "_class" value { list { s: "loc:@v2" } } } attr { key: "_output_shapes" value { list { shape { dim { size: 1 } } } } } attr { key: "use_locking" value { b: true } } attr { key: "validate_shape" value { b: true } } } node { name: "save/restore_all" op: "NoOp" input: "^save/Assign" input: "^save/Assign_1" } versions { producer: 26 } } saver_def { filename_tensor_name: "save/Const:0" save_tensor_name: "save/control_dependency:0" restore_op_name: "save/restore_all" max_to_keep: 5 keep_checkpoint_every_n_hours: 10000.0 version: V2 } collection_def { key: "trainable_variables" value { bytes_list { value: "\n\004v1:0\022\tv1/Assign\032\tv1/read:02\007Const:08\001" value: "\n\004v2:0\022\tv2/Assign\032\tv2/read:02\tConst_1:08\001" } } } collection_def { key: "variables" value { bytes_list { value: "\n\004v1:0\022\tv1/Assign\032\tv1/read:02\007Const:08\001" value: "\n\004v2:0\022\tv2/Assign\032\tv2/read:02\tConst_1:08\001" } } } """
|
下面逐一讲解一下各个属性:
定义如下:
1 2 3 4 5 6
| message MetaInfoDef { string meta_graph_version = 1; OpList stripped_op_list = 2; google.protobuf.Any any_info = 3; repeated string tags = 4; }
|
MetaInfoDef
记录了计算图版本号meta_graph_version
, 以及一些标签 tags
.
如果没有在 saver 中指定, 除了stripped_op_list
都为空.
stripped_op_list
保存的是 TensorFlow 中运算方法信息, 如果某运算方法在图中出现多次, 在stripped_op_list
中也只出现一次.
stripped_op_list
的类型是OpList
.
以下是OpList
类型定义:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
| message OpDef { string name = 1; repeated ArgDef input_arg = 2; repeated ArgDef output_arg = 3; repeated AttrDef attr = 4; string summary = 5; string description = 6; OpDeprecation deprecation = 8; bool is_comutative = 18; bool is_aggregate = 16; bool is_stateful = 17; bool allows_uninitialized_input = 19; }
|
例如上面的例子, 有2个输入1个输出, attr指定了输入输出允许的参数类型 通过类型T
关联.
1.2 graph_def 属性
graph_def
记录了图上节点信息.因为meta_info_def
属性中记录了所有运算的具体信息, 所以graph_def
只关注运算的连接结构.
以下是 graph_def
结构:
1 2 3 4
| message GraphDef { repeated NodeDef node = 1; VersionDef versions = 4; }
|
其中, versions
属性比较简单, 主要存储了版本号.
主要信息存在node
属性中, 它记录了计算图上所有节点信息. 以下是类型定义
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
| message NodeDef { string name = 1; string op = 2; repeated string input = 3; string device = 4; map<string, AAttrValue> attr = 5; }
|
其中 input
是字符串列表, 形式为node:scr_output
, 当scr_output
等于0时, 可以省略, 例如 add:0
可以表示为add
, v1:0
表示v1
的第一个输出, 也可标记为v1
.
1.3 saver_def 属性
saver_def
记录持久化模型时需要用的一些参数.如文件名/保存操作or加载操作的名称/保存频率/清理历史记录等…
主要结构 略.
关键字段:
filename_tensor_name
保存文件的张量名称, 如save/Const:0
, 保存节点save/Const
的第一个输出
save_tensor_name
持久化模型运算所对应的节点名称. 如save/control_dependency:0
,对应graph_def
中给出的save/control_dependency
节点, 与其对应的是加载模型的运算, 此名称由restore_op_name
给出.
max_to_keep
保存清理之前保存模型的策略, 如max_to_keep
=5时, 第6次调用会清理最早的那一次保存.
keep_checkpoint_every_n_hours
, 每 n 个小时过后可以在 max_top_keep
的基础上多保存一个模型.
1.4 collection_def 属性
tf.Graph
中可以维护不同的集合, 其底层实现是通过collection_def
属性实现的.
collection_def
属性是一个从集合名称到集合内容的映射.
主要维护4类(NodeList/BytesList/Int64List/FloatList)不同集合, 和1类其他集合(AnyList).
NodeList
维护图上节点集合
BytesList
维护字符串或序列化后的ProtocolBuffer
的集合, 如张量是通过ProtocolBuffer
表示的, 张量集合就是一个ButesList
.
Int64List
维护整数集合
FloatList
维护实数集合
以下是之前上面代码保存的collection_def
内容:
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| collection_def { key: "trainable_variables" value { bytes_list { value: "\n\004v1:0\022\tv1/Assign\032\tv1/read:02\007Const:08\001" value: "\n\004v2:0\022\tv2/Assign\032\tv2/read:02\tConst_1:08\001" } } } collection_def { key: "variables" value { bytes_list { value: "\n\004v1:0\022\tv1/Assign\032\tv1/read:02\007Const:08\001" value: "\n\004v2:0\022\tv2/Assign\032\tv2/read:02\tConst_1:08\001" } } }
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可见这里维护了2个集合, 一个是trainable_variables
一个是 variables
, 这两个元素是一样 的, 都是变量 v1 和 v2. 它们是系统自动维护的.
1.5 checkpoint 文件
checkpoint
文件名是固定的, 系统自动生成和维护.
其内容维护了tf.train.Saver
类持久化的所有模型文件的文件名. 当某个模型被删除时,这个模型对应的文件名也会从checkpoint
中删除
其中属性model_checkpoint_path
保存最新的模型文件名.
all_model_checkpoint_paths
保存还没有被删除的所有模型文件名.
总结
本次主要学习了*.ckpt.meta
文件的内容和结构. 其主要保存计算图中信息/操作/结构.对象是MetaGraphDef
.其属性主要有:
meta_info_def
属性保存所有用到运算方法信息和计算图版本/用户自定义标签
graph_def
属性记录计算图上节点的连接结构信息
saver_def
记录持久化模型时用到的参数
collection_def
记录集合名称到集合内容的映射
*.ckpt
主要保存了变量的值, tf.train.NewCheckpointReader
类可以查看*.ckpt
文件中保存的变量信息.
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reader = tf.train.NewCheckpointReader("./SaveModels/model1.ckpt")
all_variables = reader.get_variable_to_shape_map()
print(reader.get_tensor("v1"))
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