【踩坑】解决运行一段时间GPU计算后忽然变得很慢

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发现问题

问题分析

修复思路

思路一

思路二

思路二对应代码

这个问题真的找了我好久，但说起来其实也简单，就是GPU温度太高了。

问题复现视频演示：【踩坑】GPU运算使温度升高导致计算性能下降_哔哩哔哩_bilibili

发现问题

1、运行监控指令：

nvidia-smi dmon -i 00000000:41:00.0 -s pucvmet --gpm-metrics 10

2、运行你的代码，等到出问题。

3、看图就知道，密集的GPU运算，导致GPU温度达到限制了。高温限制是会影响性能的。

问题分析

本节内容来自：对于GPU显卡来说，多热算太热？

对于GPU来说，温度大致分为以下几个层次：

60°C以下 - 低温，GPU性能基本未发挥。
60-75°C - 正常工作温度，GPU性能发挥良好且寿命长。
75-85°C - 开始偏热，但性能基本无影响，如果长时间在此范围可能缩短服务寿命。
85-95°C - 极限工作温度，性能会受影响。如果长期工作在此温度就可能锁频下降性能。
95°C以上 - 非常热乃至太热，此温度下GPU性能将受很大影响，极易发生故障或损坏元件。

一般来说：

75°C以下算正常，保持这个度数（或更低）的温度应该可以让您安心，因为您的 GPU 正在发挥其最大潜力。
75-85°C需要注意，保持通风以避免长期这样。
85°C以上已经属于比较热了，需要改进散热或降低负荷。
95°C以上就已经属于非常危险的热度域，需要立即采取措施降温。
所以对GPU来说，75°C应该算做热的标准，85°C开始需要特别注意，95°C以上就可能导致不可恢复的损坏。

对GPU来说，长时间工作在85°C以上，会有以下影响：

加速老化速度。高温环境下，GPU内各个组件如芯片封装材料、焊料连接等将会以更快的速度老化和失效。
故障率增加。85°C及以上的高温会促进GPU内部各种微观装配和结构性问题的暴露，从而加大故障发生概率。
缩短可用年限。85°C高温下，GPU将在5-7年内即达到其可用服务寿命极限，比常温使用寿命短1-3年。
锁频降级性能。为保护内部元器件，85°C时GPU极有可能自动下调时钟频率来降温，导致长期性能下降。大多数现代显卡都具有固有的热保护机制，当其内部温度过高时，该机制会导致 GPU 节流。驱动程序采取的第一步是限制性能，以减少过热 GPU 的负载。尽管采取了这些措施，如果温度继续升高，系统将开始强制关闭。这通常可以防止对 GPU 造成任何物理损坏，但如果经常发生过热，永久性硬件损坏将是不可避免的。

所以总体来说，如果GPU显卡长期工作在85°C以上高温，会明显缩短GPU的平均使用寿命，从1-3年不等，同时也影响其锁定频率和稳定性能输出，建议尽量降低和控制工作温度。

修复思路

思路一

来自对于GPU显卡来说，多热算太热？

这里是一些建议，可以帮助降低GPU的工作温度：

清除尘垢。定期清洁GPU风扇及散热片上积聚的灰尘，以保持散热效率。
优化固件。检查显卡驱动是否为最新版本，更新可以改善电源管理降温。
散热风扇速度。调整风扇转速提高冷风流量对GPU进行更有效的降温。
流通散热。确保GPU周围有足够通风间隙，有助热空气迅速排出。
改用散热板。更换散热更强的板后型显卡可以有效降温5-10°C。
升级电源。GPU功耗大时需要足够功率输出的电源降温支持。
温控软件。使用温控软件根据温度自动调整GPU时钟、风扇速度等。
水冷模式。水冷传热效率高，能最大限度降低GPU温度。
温度监测。实时了解GPU温曲线有助于查找问题热点进行改进。

以上方法结合使用可以有效帮助控制GPU的工作温度，延长使用寿命。

思路二

GPU的降温挺快的，不调用GPU运算，它的温度就会开始降低，因此可以考虑适当的降低GPU的连续使用时间。

思路二对应代码

或者，可以在运行代码前，等待GPU的问题降低到一定的程度再执行。给个自己写的参考代码吧：

def check_gpu_temperatures(gpu_ids, temp_threshold=40, timeout=None):
    gpu_ids_list = gpu_ids.split(',')
    start_time = time.time()
    while True:
        temperatures = []
        all_below_threshold = True
        for gpu_id in gpu_ids_list:
            result = subprocess.run(['nvidia-smi', '-i', gpu_id, '--query-gpu=temperature.gpu', '--format=csv,noheader,nounits'], stdout=subprocess.PIPE)
            temp = int(result.stdout.decode('utf-8').strip())
            temperatures.append(f'GPU {gpu_id}: {temp}°')
            if temp > temp_threshold: all_below_threshold = False
        if all_below_threshold: 
            print('>> 当前GPU温度: ' + ' | '.join(temperatures))
            break
        print(f'>> 为防止GPU高温导致性能限制，等待降温中({temp_threshold}°): ' + ' | '.join(temperatures), end='\r')
        if timeout and (time.time() - start_time) > timeout:
            print('\n已达超时，不在等待 GPU 温度下降。')
            break
        time.sleep(1)
    print()

用法：

gpus = '2,3,4'
check_gpu_temperatures(gpu_ids=gpus , temp_threshold=60, timeout=None)

效果：

温度监控UI代码

为了方便监控GPU的温度：

import sys
import subprocess
import threading
import time
import numpy as np
import tkinter as tk
from tkinter import ttk
from matplotlib.backends.backend_tkagg import FigureCanvasTkAgg
from matplotlib.figure import Figure

class RealtimePlot:
    def __init__(self, parent, title, ylabel):
        self.fig = Figure(figsize=(5, 2), dpi=100)  # 设定图像尺寸
        self.ax = self.fig.add_subplot(111)
        self.ax.set_title(title)
        self.ax.set_ylabel(ylabel)
        self.ax.set_xlabel('Time')
        self.xdata = []
        self.ydata = []
        self.line, = self.ax.plot(self.xdata, self.ydata, 'r-')
        self.canvas = FigureCanvasTkAgg(self.fig, master=parent)
        self.canvas.draw()
        self.canvas.get_tk_widget().pack(side=tk.LEFT, fill=tk.BOTH, expand=1)

    def update_plot(self, y):
        self.xdata.append(time.time())
        self.ydata.append(y)
        if len(self.xdata) == 1:  # 防止 transformation singular 错误
            self.ax.set_xlim(self.xdata[0], self.xdata[0] + 1)
        else:
            self.ax.set_xlim(self.xdata[0], self.xdata[-1])
        self.line.set_xdata(self.xdata)
        self.line.set_ydata(self.ydata)
        self.ax.relim()
        self.ax.autoscale_view()
        self.canvas.draw()

    def resize(self, event):
        self.fig.set_size_inches(event.width / self.canvas.get_tk_widget().winfo_fpixels('1i'),
                                 event.height / self.canvas.get_tk_widget().winfo_fpixels('1i'))
        self.canvas.draw()

class GPU_MonitorApp:
    def __init__(self, root):
        self.root = root
        self.root.title("nvidia-smi dmon Realtime Plot")

        self.plots = []
        gpu_ids = ['00000000:3d:00.0', '00000000:3e:00.0', '00000000:1D:00.0', '00000000:1E:00.0', '00000000:41:00.0']

        main_frame = tk.Frame(root)
        main_frame.pack(fill=tk.BOTH, expand=1)

        canvas = tk.Canvas(main_frame)
        canvas.pack(side=tk.LEFT, fill=tk.BOTH, expand=1)

        scrollbar_y = tk.Scrollbar(main_frame, orient=tk.VERTICAL, command=canvas.yview)
        scrollbar_y.pack(side=tk.RIGHT, fill=tk.Y)

        scrollbar_x = tk.Scrollbar(root, orient=tk.HORIZONTAL, command=canvas.xview)
        scrollbar_x.pack(side=tk.BOTTOM, fill=tk.X)

        canvas.configure(yscrollcommand=scrollbar_y.set, xscrollcommand=scrollbar_x.set)
        canvas.bind('<Configure>', lambda e: canvas.configure(scrollregion=canvas.bbox("all")))

        second_frame = tk.Frame(canvas)
        canvas.create_window((0, 0), window=second_frame, anchor="nw")

        plot_width = 500  # 每个图的宽度（以像素为单位）
        plot_height = 200  # 每个图的高度（以像素为单位）

        for i, gpu_id in enumerate(gpu_ids):
            frame = ttk.Frame(second_frame, width=plot_width * 2, height=plot_height)
            frame.pack(side=tk.TOP, fill=tk.BOTH, expand=1)
            plot_power = RealtimePlot(frame, f"GPU {i} Power Usage", "Power (W)")
            plot_temp = RealtimePlot(frame, f"GPU {i} Temperature", "Temperature (C)")
            self.plots.append((plot_power, plot_temp))
            frame.bind("<Configure>", plot_power.resize)
            frame.bind("<Configure>", plot_temp.resize)

        # 计算窗口初始尺寸
        window_width = plot_width * 2 + 40  # 两个图表并排 + 滚动条和边距
        window_height = plot_height * len(gpu_ids) + 40  # 每个GPU占一行 + 滚动条和边距
        self.root.geometry(f"{window_width}x{window_height}")

        self.start_monitoring(gpu_ids)

    def start_monitoring(self, gpu_ids):
        self.monitor_thread = threading.Thread(target=self.monitor_gpu, args=(gpu_ids,))
        self.monitor_thread.daemon = True
        self.monitor_thread.start()

    def monitor_gpu(self, gpu_ids):
        command = ['nvidia-smi', 'dmon', '-i', ','.join(gpu_ids), '-s', 'pm']
        process = subprocess.Popen(command, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE, text=True)
        skip_header = True  # 用于跳过表头
        for line in process.stdout:
            try:
                if skip_header:
                    if line.startswith('#'):
                        continue  # 跳过表头行
                    skip_header = False

                parts = line.split()
                if len(parts) == 0 or parts[0] == '#':
                    continue  # 跳过表头或空行
                if len(parts) >= 7 and parts[0].isdigit():  # 确保行数据完整
                    gpu_idx = int(parts[0])
                    if gpu_idx < len(gpu_ids):
                        gpu_power = float(parts[1]) if parts[1] != '-' else None
                        gpu_temp = float(parts[2]) if parts[2] != '-' else None

                        print(f"GPU {gpu_idx} power: {gpu_power}, temp: {gpu_temp}")  # Debug info

                        if gpu_power is not None:
                            self.plots[gpu_idx][0].update_plot(gpu_power)
                        if gpu_temp is not None:
                            self.plots[gpu_idx][1].update_plot(gpu_temp)
            except Exception as e:
                print(f"Error parsing line: {line}\n{e}")

if __name__ == '__main__':
    root = tk.Tk()
    app = GPU_MonitorApp(root)
    root.mainloop()