GPU显存不足表现为训练中断报“CUDA out of memory”或模型加载即崩溃，主因是batch size、参数量、梯度缓存及优化器状态共同超限；可用nvidia-smi观察Memory-Usage接近100%确认瓶颈。
GPU显存不足时的常见表现与快速诊断
训练突然中断并报 “CUDA out of memory”，或模型加载后还没开始迭代就崩溃，基本可判定是显存超限。不是显卡性能不够，而是当前 batch size、模型参数量、梯度缓存、优化器状态（如Adam的动量和二阶矩）共同占满了显存。用 nvidia-smi 实时观察 Memory-Usage 和 GPU-Util：前者接近 100% 是显存瓶颈，后者长期低于 30% 可能说明数据加载或CPU预处理拖慢了GPU吞吐。
降低显存占用的实用方法
不改模型结构也能显著减负：
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梯度累积（Gradient Accumulation）：用小 batch 训练多次，累加梯度后再统一更新权重。PyTorch 中只需控制
optimizer.step()和optimizer.zero_grad()的触发频率，配合计数器即可实现； -
混合精度训练（AMP）：启用
torch.cuda.amp.autocast+GradScaler，自动将部分计算转为 float16，显存减少约 40%，速度提升 20–30%，且对收敛影响极小； -
关闭不需要的中间变量：用
with torch.no_grad():包裹验证/推理逻辑；训练中避免保留整个 logits 或 attention weights； -
使用
torch.compile()（PyTorch 2.0+）：对模型前向/反向图做图级优化，常带来显存下降与加速双重收益，一行代码即可启用：model = torch.compile(model)。
提升 GPU 利用率与整体训练效率
显存够不代表训得快——瓶颈可能在数据流水线上：
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用
torch.utils.data.DataLoader的num_workers > 0并设pin_memory=True，让数据预加载到 pinned memory，GPU 可直接 DMA 拷贝，避免 CPU-GPU 同步等待； -
避免 Python 层面的数据增强：改用
torchvision.transforms.v2（支持 tensor 原地操作）或albumentations的 GPU 加速后端； -
检查模型中是否隐式调用 CPU 操作：比如
.numpy()、.item()、print()在训练循环内频繁执行，会强制同步并阻塞 GPU； - 批量大小（batch size）不是越大越好：超过某个阈值后，GPU 利用率不再上升，反而因通信开销（多卡）或内存碎片导致每 step 耗时增加，建议从 16/32 开始逐步试探最优值。
多卡训练中的资源协同要点
单卡跑得顺，多卡反而变慢？常见于通信与负载失衡：
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- DistributedDataParallel（DDP）优于 DataParallel：DDP 每卡独立进程、梯度分片同步，显存更均衡，通信更高效；
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确保每个进程独占一块 GPU：用
os.environ['CUDA_VISIBLE_DEVICES'] = '0'或启动时指定--nproc_per_node=2，避免多进程争抢同一卡； -
数据集划分必须无重叠且 shuffle 独立：DDP 内置
DistributedSampler，务必设置shuffle=True且drop_last=True，否则某卡可能空转； -
日志与检查点需由 rank 0 进程单独写入：其他进程跳过
torch.save()和writer.add_scalar()，防止文件冲突或重复保存。
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