TFrecord寫入與讀取

• 2022 年 7 月 25 日
• 筆記
• TensorFlow的使用

Protocol buffers are Google's language-neutral, platform-neutral, extensible mechanism for serializing structured data.

Protocol buffers是由Google設計的無關程式語言、平台的、具有可擴展性機制的序列化數據結構。

The tf.train.Example message (or protosun) is a flexible message type that represents a {"string": value} mapping. It is designed for use with TensorFlow and is used throughout the higher-level APIs such as TFX.

tf.traom.Example是一種表示{「string」:value}映射關係的靈活的消息類型。它被設計用於TensorFlow以及更加高級的API。

寫入

tf.train.Example

一個tf.train.Example的實例是構建的是數個{」string「: tf.train.Feature}映射。

其中，tf.train.Feature可以是以下三種，其他類型的數據格式可以通過一個或多個Feature組合描述：

• tf.train.BytesList
• tf.train.FloatList
• tf.train.Int64List

模板

import tensorflow as tf

with tf.io.TFRecordWriter("train.tfrecords","GZIP") as writer:
    for i in range(200): # Assume there are 200 records
        example_proto = tf.train.Example(
            features=tf.train.Features(
                feature= {
                    'feature0':        
                        tf.train.Feature(float_list=tf.train.int64List(value=feature0)),
                    'feature1': 
                        tf.train.Feature(float_list=tf.train.FloatList(value=feature1)),
                    'feature2': 
                        tf.train.Feature(float_list=tf.train.BtyesList(value=feature2)),
                    'label':
                        tf.train.Feature(float_list=tf.train.int64List(value=[label])),
                }
            )
        )
        writer.write(example_proto.SerializeToString())

讀取

tf.io.parse_single_example 和 tf.io.parse_example

One might see performance advantages by batching Example protos with parse_example instead of using this function directly.

對Example protos分批並使用parse_example會比直接使用parse_single_example有性能優勢。

模板

# with map_func using tf.io.parse_single_example
def map_func(example):
    # Create a dictionary describing the features.
    feature_description = {
        'feature0': tf.io.FixedLenFeature([len_feature0], tf.int64),
        'feature1': tf.io.FixedLenFeature([len_feature1], tf.float32),
        'feature2': tf.io.FixedLenFeature([len_feature2], tf.int64),
        'label': tf.io.FixedLenFeature([1], tf.int64),
    }
    parsed_example = tf.io.parse_single_example(example, features=feature_description)

    feature0 = parsed_example["feature0"]
    feature1 = parsed_example["feature1"]
    feature2 = parsed_example["feature2"]
    label = parsed_example["label"]

    return image, label

raw_dataset = tf.data.TFRecordDataset("train.tfrecords","GZIP")
parsed_dataset = raw_dataset.map(map_func=map_func)
parsed_dataset = raw_dataset.batch(BATCH_SIZE)

以下程式碼和前者的區別在於map_func中使用tf.io.parse_example替換tf.io.parse_single_example，並在調用map方法前先調用batch方法。

# with map_func using tf.io.parse_example
def map_func(example):
    # Create a dictionary describing the features.
    feature_description = {
        'feature0': tf.io.FixedLenFeature([len_feature0], tf.int64),
        'feature1': tf.io.FixedLenFeature([len_feature1], tf.float32),
        'feature2': tf.io.FixedLenFeature([len_feature2], tf.int64),
        'label': tf.io.FixedLenFeature([1], tf.int64),
    }
    parsed_example = tf.io.parse_example(example, features=feature_description)
    
    # features can be modified here
    feature0 = parsed_example["feature0"]
    feature1 = parsed_example["feature1"]
    feature2 = parsed_example["feature2"]
    label = parsed_example["label"]

    return image, label

raw_dataset = tf.data.TFRecordDataset(["./1.tfrecords", "./2.tfrecords"])
raw_dataset = raw_dataset.batch(BATCH_SIZE)
parsed_dataset = raw_dataset.map(map_func=map_func)

以上兩張圖分別時使用帶有parse_single_example和parse_example的map_func在訓練中的性能對比，後者（parse_example）明顯性能更優秀。

不定長數據的讀寫 RaggedFeature

對於不定長且未padding的數據，寫入過程中和定長數據沒有區別，但在讀取過程中需要使用tf.io.RaggedFeature替代tf.io.FixedLenFeature。

def map_func(example):
    # Create a dictionary describing the features.
    feature_description = {
        'feature': tf.io.RaggedFeature(tf.float32),
        'label': tf.io.FixedLenFeature([1], tf.int64),
    }
    parsed_example = tf.io.parse_example(example, features=feature_description)

    # feature = parsed_example["feature"]
    feature = parsed_example["feature"].to_tensor(shape=[1,100])
    label = parsed_example["label"]

    return feature, label

raw_dataset = tf.data.TFRecordDataset("train_unpadding.tfrecords").batch(1000)
parsed_dataset = raw_dataset.map(map_func=map_func)

下圖對比了是否對不定長數據進行padding分別在壓縮和未壓縮的情況下的文件大小。