The GPU using problem in Jupyter notebook environment

I am doing my independent study about clustering by GNN method. Here is github link of the paper. I want to use GPU to run all .ipynb files in jupyter notebook. I use Main.ipynb as example. My computer environment is

  • CPU: Intel(R) Core(TM) i7-10700 CPU @ 2.90GHz 2.90 GHz
  • Memory: 16GB(15.9GB available)
  • Operating system: Windows 10(version 22H2)
  • Graphics card: NVIDIA GeForce RTX 3060

By How to Use GPUs from a Docker Container, I download Nvidia CUDA, cuDNN, container toolkit. Since container toolkit can be only available in Linux environment, I download Ubuntu virtual environment. Here is the validation result in the Ubuntu command line

  1. Ubuntu version: 18.04.6
~$ hostnamectl
   Static hostname: pc24
         Icon name: computer-container
           Chassis: container
        Machine ID: f87dcf9800cb4680ad72a5f48a54e2cb
           Boot ID: 0db53b32bd3648dbb2d356a0b961543c
    Virtualization: wsl
  Operating System: Ubuntu 18.04.6 LTS
            Kernel: Linux 5.15.146.1-microsoft-standard-WSL2
      Architecture: x86-64
  1. CUDA version: 10.1.243
~$ nvcc --version
nvcc: NVIDIA (R) Cuda compiler driver
Copyright (c) 2005-2019 NVIDIA Corporation
Built on Sun_Jul_28_19:07:16_PDT_2019
Cuda compilation tools, release 10.1, V10.1.243
  1. cuDNN version: 7.6.5
~$ cat /usr/local/cuda/include/cudnn.h | grep CUDNN_MAJOR -A 2
#define CUDNN_MAJOR 7
#define CUDNN_MINOR 6
#define CUDNN_PATCHLEVEL 5
--
#define CUDNN_VERSION (CUDNN_MAJOR * 1000 + CUDNN_MINOR * 100 + CUDNN_PATCHLEVEL)

#include "driver_types.h"
  1. Nvidia container toolkit version: 1.15.0
~$ dpkg -l | grep nvidia-container-toolkit
ii  nvidia-container-toolkit                           1.15.0-1                            amd64        NVIDIA Container toolkit
ii  nvidia-container-toolkit-base                      1.15.0-1                            amd64        NVIDIA Container Toolkit Base

It seems that everything is ready according to the guide. However, the file does not utilize the GPU when processing. The following is how I open the Dockerfile and start processing .ipynb files.

  1. Open Dockerfile: by using Ubuntu virtual commend line
~$ sudo docker run --runtime=nvidia -it -v ~/graph-sc-master:/workspace/graph-sc -p 8888:8888 graph-sc
  1. Open Jupyter notebook: post the URL in Edge browser
http://localhost:8888/tree/graph-sc/notebooks

During processing, I use a code block in Jupyter notebook to check GPU environment first

!nvidia-smi

import torch
if torch.cuda.is_available():
    device = torch.device("cuda")
    print("d: ", device)
    print("GPU: ", torch.cuda.get_device_name(0))
Sat May 25 11:19:06 2024       
+-----------------------------------------------------------------------------------------+
| NVIDIA-SMI 550.76.01              Driver Version: 552.22         CUDA Version: 12.4     |
|-----------------------------------------+------------------------+----------------------+
| GPU  Name                 Persistence-M | Bus-Id          Disp.A | Volatile Uncorr. ECC |
| Fan  Temp   Perf          Pwr:Usage/Cap |           Memory-Usage | GPU-Util  Compute M. |
|                                         |                        |               MIG M. |
|=========================================+========================+======================|
|   0  NVIDIA GeForce RTX 3060        On  |   00000000:01:00.0  On |                  N/A |
| 41%   31C    P8             13W /  170W |     456MiB /  12288MiB |      4%      Default |
|                                         |                        |                  N/A |
+-----------------------------------------+------------------------+----------------------+
                                                                                         
+-----------------------------------------------------------------------------------------+
| Processes:                                                                              |
|  GPU   GI   CI        PID   Type   Process name                              GPU Memory |
|        ID   ID                                                               Usage      |
|=========================================================================================|
|    0   N/A  N/A       930      G   /Xwayland                                   N/A      |
+-----------------------------------------------------------------------------------------+
d:  cuda
GPU:  NVIDIA GeForce RTX 3060

The CUDA Version: 12.4 appears to be a display error.

Here the Dockerfile content

FROM pytorch/pytorch:1.4-cuda10.1-cudnn7-runtime
RUN apt update 
    && apt install -y 
    nodejs 
    npm 
    && rm -rf /var/lib/apt/lists/*
RUN pip install setuptools==45.0.0 
    jupyterlab==2.1.4 
    notebook==6.0.3 
    scikit-learn==0.24.2 
    lmdb 
    attrdict 
    h5py 
    scipy==1.6.0 
    ipywidgets==7.5.1 
    keras==2.3.1 
    tensorflow-gpu==1.15.0 
    tensorboard==1.15.0 
    tensorboardX 
    scanpy==1.5.1 
    jgraph 
    louvain 
    openpyxl 
    pandas==1.2.1 
    dgl-cu101==0.5.3 
    xlrd==1.2.0 
    leidenalg
RUN pip install markupsafe==2.0.1 
    traitlets==5.3.0 
    jinja2==3.0.0 
    ipython==7.23.1 
    numpy==1.18.5 
    get_version==2.1 
    legacy_api_wrap==1.2 
    protobuf==3.20.3 
    umap-learn==0.4.3 
    numba==0.49.1 
    gnn

# Jupyter notebook configuration
RUN pip install yapf==0.30.0 
RUN pip install jupyter_contrib_nbextensions==0.5.1
RUN pip install jupyter_highlight_selected_word==0.2.0
    
RUN apt-get update
RUN apt-get install -y libglib2.0-0 libsm6 libxext6 libxrender-dev


RUN jupyter contrib nbextension install --user
RUN jupyter nbextension install https://github.com/jfbercher/code_prettify/archive/master.zip --user
RUN jupyter nbextension enable code_prettify-master/code_prettify
RUN jupyter nbextension install --py jupyter_highlight_selected_word
RUN jupyter nbextension enable highlight_selected_word/main

EXPOSE 8080 8888 6006

CMD ["jupyter", "notebook", "--port=8888", "--no-browser", "--ip=0.0.0.0", "--allow-root", "--NotebookApp.token=''"]


Start to run Main.ipynb

  • Open Main.ipynb
  • Kernal – Restart & Run All
  • Open Task Manager

I found that GPU column never uses more than 7%, and I don’t touch keyboard or mouse during processing. There is a phenomenon that the first time execute Main.ipynb is slow about 10 minutes. But the second time is only about 1 minute. Here are warnings happened during processing

  • In[2]
import sys
sys.path.append("..")
import argparse
import numpy as np
import dgl
from dgl import DGLGraph
import torch
import torch.nn.functional as F
import time
import matplotlib.pyplot as plt
import pandas as pd
from tqdm import tqdm
from collections import Counter
from sklearn.manifold import TSNE
import pickle
import h5py
import random
import glob2
import seaborn as sns

import train
import models

%load_ext autoreload
%autoreload 2

random.seed(42)
np.random.seed(42)
torch.manual_seed(42)
torch.cuda.manual_seed(42)
device = train.get_device()

import warnings
warnings.filterwarnings("ignore", category=FutureWarning)
path= "../"
# check available files
!ls ../real_data
Using backend: pytorch
/opt/conda/lib/python3.7/site-packages/dgl/base.py:45: DGLWarning: Detected an old version of PyTorch. Suggest using torch>=1.5.0 for the best experience.
  return warnings.warn(message, category=category, stacklevel=1)
/opt/conda/lib/python3.7/site-packages/scanpy/api/__init__.py:7: FutureWarning: 

In a future version of Scanpy, `scanpy.api` will be removed.
Simply use `import scanpy as sc` and `import scanpy.external as sce` instead.

  FutureWarning,
  • In[5]
# remove less variable genes
genes_idx, cells_idx = train.filter_data(X, highly_genes=nb_genes)
X = X[cells_idx][:, genes_idx]
Y = Y[cells_idx]
n_clusters = len(np.unique(Y))

# create graph
graph = train.make_graph(
    X,
    Y, # Pass None of Y is not available for validation
    dense_dim=pca_size,
    normalize_weights=normalize_weights,
)
labels = graph.ndata["label"]
train_ids = np.where(labels != -1)[0]

# create training data loader
sampler = dgl.dataloading.MultiLayerFullNeighborSampler(n_layers)
dataloader = dgl.dataloading.NodeDataLoader(
    graph,
    train_ids,
    sampler,
    batch_size=batch_size,
    shuffle=True,
    drop_last=False,
    num_workers=1,
)

# create model
model = models.GCNAE(
    in_feats=pca_size,
    n_hidden=hidden_dim,
    n_layers=n_layers,
    activation=activation,
    dropout=0.1,
    hidden=hidden,
).to(device)

optim = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=1e-5)
# train model
results = train.train(model,
                     optim,
                     epochs,
                     dataloader,
                     n_clusters,
                     plot=False,
                     save = True,
                     cluster=["KMeans", "Leiden"])

Train.py

import dgl

...some code...

graph = dgl.graph(([],[]))
/opt/conda/lib/python3.7/site-packages/dgl/base.py:45: DGLWarning: Recommend creating graphs by `dgl.graph(data)` instead of `dgl.DGLGraph(data)`.
  return warnings.warn(message, category=category, stacklevel=1)

and

/opt/conda/lib/python3.7/site-packages/umap/spectral.py:4: NumbaDeprecationWarning: No direct replacement for 'numba.targets' available. Visit https://gitter.im/numba/numba-dev to request help. Thanks!
  import numba.targets

I also try Benchmark_real_data.ipynb, and encountered a new warning.

  • In[3]
results = pd.DataFrame()
model_name = "GraphConv"
normalize_weights = "log_per_cell"
node_features = "scale"
same_edge_values = False
edge_norm = True
hidden_relu = False
hidden_bn = False
n_layers = 1
hidden_dim = 200
hidden = [300]
nb_genes = 3000
activation = F.relu
for dataset in files:
    print(f">> {dataset}")

    data_mat = h5py.File(f"{path}/real_data/{dataset}.h5", "r")

    Y = np.array(data_mat['Y'])
    X = np.array(data_mat['X'])
    n_clusters = len(np.unique(Y))

    genes_idx, cells_idx = train.filter_data(X, highly_genes=nb_genes)
    X = X[cells_idx][:, genes_idx]
    Y = Y[cells_idx]

    t0 = time.time()
    graph = train.make_graph(
        X,
        Y,
        dense_dim=pca_size,
        node_features=node_features,
        normalize_weights=normalize_weights,
    )

    labels = graph.ndata["label"]
    train_ids = np.where(labels != -1)[0]

    sampler = dgl.dataloading.MultiLayerFullNeighborSampler(n_layers)

    dataloader = dgl.dataloading.NodeDataLoader(
        graph,
        train_ids,
        sampler,
        batch_size=batch_size,
        shuffle=True,
        drop_last=False,
        num_workers=1,
    )
    print(
        f"INPUT: {model_name}  {hidden_dim}, {hidden}, {same_edge_values}, {edge_norm}"
    )
    t1 = time.time()

    for run in range(3):
        t_start = time.time()
        torch.manual_seed(run)
        torch.cuda.manual_seed_all(run)
        np.random.seed(run)
        random.seed(run)

        model = models.GCNAE(
            in_feats=pca_size,
            n_hidden=hidden_dim,
            n_layers=n_layers,
            activation=activation,
            dropout=0.1,
            hidden=hidden,
            hidden_relu=hidden_relu,
            hidden_bn=hidden_bn,
        ).to(device)
        if run == 0:
            print(f">", model)

        optim = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=1e-5)

        scores = train.train(model,
                             optim,
                             epochs,
                             dataloader,
                             n_clusters,
                             plot=False,
                             cluster=["KMeans", "Leiden"])
        scores["dataset"] = dataset
        scores["run"] = run
        scores["nb_genes"] = nb_genes
        scores["hidden"] = str(hidden)
        scores["hidden_dim"] = str(hidden_dim)
        scores["tot_kmeans_time"] = (t1 - t0) + (
            scores['ae_end'] - t_start) + scores['kmeans_time']
        scores["tot_leiden_time"] = (t1 - t0) + (
            scores['ae_end'] - t_start) + scores['leiden_time']
        scores["time_graph"] = t1 - t0
        scores["time_training"] = (scores['ae_end'] - t_start)

        results = results.append(scores, ignore_index=True)

#         results.to_pickle(
#             f"../output/pickle_results/{category}/{category}_gae.pkl")
#         print("Done")

results.mean()  #

Train.py

import scanpy as sc

...some code...

def filter_data(X,  highly_genes=500):
    X = np.ceil(X).astype(np.int_)
    adata = sc.AnnData(X)
../train.py:42: FutureWarning: X.dtype being converted to np.float32 from int64. In the next version of anndata (0.9) conversion will not be automatic. Pass dtype explicitly to avoid this warning. Pass `AnnData(X, dtype=X.dtype, ...)` to get the future behavour.
  adata = sc.AnnData(X)

I’m not sure if these warnings or other problems are affecting GPU usage, but I believe I’ve finished preparing the environment.

I test my GPU by using Maththew-x83. The result is 11840. According to the result table, I believe this is a common score for an RTX 3060.
| System | Benchmark Result |
| ——– | ——– |
| NVIDIA RTX 3070 Ti, 8GB | ~ 20000 Points |
| NVIDIA GeForce GTX 1080 Max-Q, 8GB | ~ 6000 Points |

And the GPU does not work in other .ipynb projects.

I am not sure about the efficiency percentage that the GPU can achieve, but I believe it unusual (mostly 1% or 0%).

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật