PaddleLite使用百度XPU预测部署

Paddle Lite已支持百度XPU在x86和arm服务器（例如飞腾 FT-2000+/64）上进行预测部署。 目前支持Kernel和子图两种接入方式，其中子图接入方式与之前华为Kirin NPU类似，即加载并分析Paddle模型，将Paddle算子转成XTCL组网API进行网络构建，在线生成并执行模型。

支持现状

已支持的芯片

  • 昆仑818-100（推理芯片）

  • 昆仑818-300（训练芯片）

已支持的设备

  • K100/K200昆仑AI加速卡

已支持的Paddle模型

已支持（或部分支持）的Paddle算子（Kernel接入方式）

参考示例演示

测试设备(K100昆仑AI加速卡)

baidu_xpu

准备设备环境

  • K100/200昆仑AI加速卡规格说明书，如需更详细的规格说明书或购买产品，请联系欧阳剑ouyangjian@baidu.com；

  • K100为全长半高PCI-E卡，K200为全长全高PCI-E卡，要求使用PCI-E x16插槽，且需要单独的8针供电线进行供电；

  • 安装K100/K200驱动，目前支持Ubuntu和CentOS系统，由于驱动依赖Linux kernel版本，请正确安装对应版本的驱动安装包。

准备本地编译环境

  • 为了保证编译环境一致，建议参考编译环境准备中的Linux开发环境进行配置；

  • 由于编译示例程序需要依赖OpenCV和CMake 3.10.3，请执行如下命令进行安装；

    1. $ sudo apt-get update
    2. $ sudo apt-get install gcc g++ make wget unzip libopencv-dev pkg-config
    3. $ wget https://www.cmake.org/files/v3.10/cmake-3.10.3.tar.gz
    4. $ tar -zxvf cmake-3.10.3.tar.gz
    5. $ cd cmake-3.10.3
    6. $ ./configure
    7. $ make
    8. $ sudo make install

运行图像分类示例程序

  • 下载示例程序PaddleLite-linux-demo.tar.gz，解压后清单如下：

    1. - PaddleLite-linux-demo
    2.   - image_classification_demo
    3.     - assets
    4.       - images
    5.         - tabby_cat.jpg # 测试图片
    6.         - tabby_cat.raw # 经过convert_to_raw_image.py处理后的RGB Raw图像
    7.       - labels
    8.         - synset_words.txt # 1000分类label文件
    9.       - models
    10.         - resnet50_fp32_224_fluid # Paddle fluid non-combined格式的resnet50 float32模型
    11.           - __model__ # Paddle fluid模型组网文件，可拖入https://lutzroeder.github.io/netron/进行可视化显示网络结构
    12.           - bn2a_branch1_mean # Paddle fluid模型参数文件
    13.           - bn2a_branch1_scale
    14.           ...
    15.     - shell
    16.       - CMakeLists.txt # 示例程序CMake脚本
    17.       - build
    18.         - image_classification_demo # 已编译好的，适用于amd64的示例程序
    19.       - image_classification_demo.cc # 示例程序源码
    20.       - build.sh # 示例程序编译脚本
    21.       - run.sh # 示例程序运行脚本
    22.   - libs
    23.     - PaddleLite
    24.       - amd64
    25.         - include # PaddleLite头文件
    26.         - lib
    27.           - libiomp5.so # Intel OpenMP库
    28.           - libmklml_intel.so # Intel MKL库
    29.           - libxpuapi.so # XPU API库，提供设备管理和算子实现。
    30.           - llibxpurt.so # XPU runtime库
    31.           - libpaddle_full_api_shared.so # 预编译PaddleLite full api库
    32.       - arm64
    33.         - include # PaddleLite头文件
    34.         - lib
    35.           - libxpuapi.so # XPU API库，提供设备管理和算子实现。
    36.           - llibxpurt.so # XPU runtime库
    37.           - libpaddle_full_api_shared.so # 预编译PaddleLite full api库

  • 进入PaddleLite-linux-demo/image_classification_demo/shell，直接执行./run.sh amd64即可；

    1. $ cd PaddleLite-linux-demo/image_classification_demo/shell
    2. $ ./run.sh amd64 # 默认已生成amd64版本的build/image_classification_demo，因此，无需重新编译示例程序就可以执行。
    3. $ ./run.sh arm64 # 需要在arm64(FT-2000+/64)服务器上执行./build.sh arm64后才能执行该命令。
    4. ...
    5. AUTOTUNE:(12758016, 16, 1, 2048, 7, 7, 512, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0) = 1by1_bsp(1, 32, 128, 128)
    6. Find Best Result in 150 choices, avg-conv-op-time = 40 us
    7. [INFO][XPUAPI][/home/qa_work/xpu_workspace/xpu_build_dailyjob/api_root/baidu/xpu/api/src/wrapper/conv.cpp:274] Start Tuning: (12758016, 16, 1, 512, 7, 7, 512, 3, 3, 1, 1, 1, 1, 0)
    8. AUTOTUNE:(12758016, 16, 1, 512, 7, 7, 512, 3, 3, 1, 1, 1, 1, 0) = wpinned_bsp(1, 171, 16, 128)
    9. Find Best Result in 144 choices, avg-conv-op-time = 79 us
    10. I0502 22:34:18.176113 15876 io_copy_compute.cc:75] xpu to host, copy size 4000
    11. I0502 22:34:18.176406 15876 io_copy_compute.cc:36] host to xpu, copy size 602112
    12. I0502 22:34:18.176697 15876 io_copy_compute.cc:75] xpu to host, copy size 4000
    13. iter 0 cost: 2.116000 ms
    14. I0502 22:34:18.178530 15876 io_copy_compute.cc:36] host to xpu, copy size 602112
    15. I0502 22:34:18.178792 15876 io_copy_compute.cc:75] xpu to host, copy size 4000
    16. iter 1 cost: 2.101000 ms
    17. I0502 22:34:18.180634 15876 io_copy_compute.cc:36] host to xpu, copy size 602112
    18. I0502 22:34:18.180881 15876 io_copy_compute.cc:75] xpu to host, copy size 4000
    19. iter 2 cost: 2.089000 ms
    20. I0502 22:34:18.182726 15876 io_copy_compute.cc:36] host to xpu, copy size 602112
    21. I0502 22:34:18.182976 15876 io_copy_compute.cc:75] xpu to host, copy size 4000
    22. iter 3 cost: 2.085000 ms
    23. I0502 22:34:18.184814 15876 io_copy_compute.cc:36] host to xpu, copy size 602112
    24. I0502 22:34:18.185068 15876 io_copy_compute.cc:75] xpu to host, copy size 4000
    25. iter 4 cost: 2.101000 ms
    26. warmup: 1 repeat: 5, average: 2.098400 ms, max: 2.116000 ms, min: 2.085000 ms
    27. results: 3
    28. Top0  tabby, tabby cat - 0.689418
    29. Top1  tiger cat - 0.190557
    30. Top2  Egyptian cat - 0.112354
    31. Preprocess time: 1.553000 ms
    32. Prediction time: 2.098400 ms
    33. Postprocess time: 0.081000 ms

  • 如果需要更改测试图片，请将图片拷贝到PaddleLite-linux-demo/image_classification_demo/assets/images目录下，修改并执行convert_to_raw_image.py生成相应的RGB Raw图像，最后修改run.sh的IMAGE_NAME即可；

  • 如果需要重新编译示例程序，直接运行./build.sh amd64或./build.sh arm64即可。

    1. $ cd PaddleLite-linux-demo/image_classification_demo/shell
    2. $ ./build.sh amd64 # For amd64
    3. $ ./build.sh arm64 # For arm64(FT-2000+/64)

更新模型

  • 通过Paddle Fluid训练，或X2Paddle转换得到ResNet50 float32模型resnet50_fp32_224_fluid；

  • 由于XPU一般部署在Server端，因此将使用PaddleLite的full api加载原始的Paddle Fluid模型进行预测，即采用CXXConfig配置相关参数。

更新支持百度XPU的Paddle Lite库

  • 下载PaddleLite源码；

    1. $ git clone https://github.com/PaddlePaddle/Paddle-Lite.git
    2. $ cd Paddle-Lite
    3. $ git checkout <release-version-tag>

  • 下载xpu_toolchain for amd64 or arm64(FT-2000+/64)；

    1. $ # Compiling environment: x86_64, centos6.3, gcc8.2
    2. $ wget -O xpu_toolchain.tar.gz https://paddlelite-demo.bj.bcebos.com/devices/baidu/xpu_toolchain-centos6.3-x86_64-gcc8.2.0-latest.tar.gz
    3. $ # Compiling environment：arm64(phytium), ubuntu18.04.4, gcc-linaro-5.4.1-2017.01-x86_64_aarch64-linux-gnu
    4. $ # wget -O xpu_toolchain.tar.gz https://paddlelite-demo.bj.bcebos.com/devices/baidu/xpu_toolchain-ubuntu18.04.4-cross_compiling-aarch64-gcc5.4-latest.tar.gz
    5. $ tar -xvf xpu_toolchain.tar.gz

  • 编译full_publish for amd64 or arm64(FT-2000+/64)；

    1. $ # For amd64，如果报找不到cxx11::符号的编译错误，请将gcc切换到4.8版本。
    2. $ ./lite/tools/build.sh --build_xpu=ON --xpu_sdk_root=./xpu_toolchain --build_extra=ON x86
    4. $ # For arm64(FT-2000+/64)。arm环境下需要设置环境变量CC和CXX，分别指定C编译器和C++编译器的路径
    5. $ export CC=<path_to_your_c_compiler>
    6. $ export CXX=<path_to_your_c++_compiler>
    7. $ ./lite/tools/build.sh --arm_os=armlinux --arm_abi=armv8 --arm_lang=gcc --build_extra=ON --build_xpu=ON --xpu_sdk_root=./xpu_toolchain --with_log=ON full_publish

  • 替换库文件和头文件 (for amd64)

    • 将编译生成的 build.lite.x86/inference_lite_lib/cxx/include 替换 PaddleLite-linux-demo/libs/PaddleLite/amd64/include目录 ；

    • 将编译生成的 build.lite.x86/inference_lite_lib/cxx/lib/libpaddle_full_api_shared.so 替换 PaddleLite-linux-demo/libs/PaddleLite/amd64/lib/libpaddle_full_api_shared.so 文件；

    • 将 xpu_toolchain/XTDK/runtime/shlib/libxpurt.so 替换 PaddleLite-linux-demo/libs/PaddleLite/amd64/lib/libxpurt.so

    • 将 xpu_toolchain/XTDK/shlib/libxpuapi.so 替换 PaddleLite-linux-demo/libs/PaddleLite/amd64/lib/libxpuapi.so

  • 替换库文件和头文件 (for arm64)

    • 将编译生成的build.lite.armlinux.armv8.gcc/inference_lite_lib.armlinux.armv8.xpu/cxx/include替换PaddleLite-linux-demo/libs/PaddleLite/arm64/include目录；

    • 将编译生成的build.lite.armlinux.armv8.gcc/inference_lite_lib.armlinux.armv8.xpu/cxx/lib/libpaddle_full_api_shared.so替换PaddleLite-linux-demo/libs/PaddleLite/arm64/lib/libpaddle_full_api_shared.so文件。

    • 将 xpu_toolchain/XTDK/runtime/shlib/libxpurt.so 替换 PaddleLite-linux-demo/libs/PaddleLite/arm64/lib/libxpurt.so

    • 将 xpu_toolchain/XTDK/shlib/libxpuapi.so 替换 PaddleLite-linux-demo/libs/PaddleLite/arm64/lib/libxpuapi.so

    备注：替换头文件后需要重新编译示例程序

其它说明

  • 如需更进一步的了解相关产品的信息，请联系欧阳剑ouyangjian@baidu.com；

  • 百度昆仑的研发同学正在持续适配更多的Paddle算子，以便支持更多的Paddle模型。