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MegEngine
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提交 e0aaf560 编写于 作者: M Megvii Engine Team
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docs(lite): delete readme in lite 

GitOrigin-RevId: 217a7a79d33e39e302f59bfc3976f44111de743d
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# Example
在该 example 目录中实现了一系列调用 lite 接口来实现 inference 的例子，主要
是演示 lite 中不同接口的调用来实现不同情况下的 inference 功能。这里所有的 example
都是使用 shufflenet 来进行演示。
## Example bazel 的编译和运行
* 参考主目录下面的 README.md 搭建 megvii3 bazel 的编译环境，编译 CPU 版本
```bash
./bazel build //brain/megbrain/lite:lite_examples --cpu="k8" \
--compiler="gcc9" -c opt
```
* 运行时需要指定运行的具体 example 名字，运行的模型，模型运行的数据
* 获取所有的 example 名字
```
bazel-bin/brain/megbrain/lite/lite_examples
```
* 运行 example，下面命令运行 basic_load_from_memory
```
bazel-bin/brain/megbrain/lite/lite_examples \
basic_load_from_memory \
path-to-megbrain/lite/test/resource/lite/shufflenet.mge \
path-to-megbrain/lite/test/resource/lite/input_data.npy
```
## basic 使用
* **实现在文件 basic.cpp 中, 包括 basic_load_from_path 和
basic_load_from_memory**
* 该 example 使用 lite 来完成基本的 inference 功能，load 模型使用默认的配置，
进行 forward 之前将输入数据 copy 到输入 tensor 中，完成 forward 之后，再将
数据从输出 tensor 中 copy 到用户的内存中，输入 tensor 和输出 tensor 都是从
Network 中通过 name 来获取的，输入输出 tensor 的 layout 也可以从对应的 tensor
中直接获取获取，**输出 tensor 的 layout 必须在 forward 完成之后获取才是正确的。**
## 输入输出指定的内存
* **实现在 reset_io.cpp 中，包括两个 example，reset_input 和 reset_input_output
两个 example。**
* 该 example 中演示输入 tensor 的内存为用户指定的内存（该内存中已经保存好输入
数据），输出 tensor 也可以是用户指定的内存，这样 Network 完成 Forward 之后就会将数据
保存在指定的输出内存中。如此减少不必要的 memory copy 的操作。
* 主要是通过 tensor 中的 reset 接口，该接口可以重新指定 tensor 的内存和对应的
layout，如果 layout 没有指定，默认为 tensor 中原来的 layout。
* **该方法中由于内存是用户申请，需要用户提前知道输入，输出 tensor 对应的 layout，然后
根据 layout 来申请内存，另外通过 reset 设置到 tensor 中的内存，生命周期不由 tensor
管理，由外部用户来管理。**
## 输入输出指定 device 上内存
* **实现在 device_io.cpp 中，device_input 和 device_input_output 两个 example。**
* 该 example 中配置模型运行在 device(CUDA) 上，并且使用用户提前申请的 device 上的内存
作为模型运行的输入和输出。需要在 Network 构建的时候指定输入输出的在 device 上，不设置默认
在 CPU 上，其他地方和**输入输出为用户指定的内存**的使用相同
* 可以通过 tensor 的 is_host() 接口来判断该 tensor 在 device 端还是 host 端
## 申请 pinned host 内存作为输入
* **实现在 device_io.cpp 中，函数名字为 pinned_host_input。**
* 这个 example 中模型运行在 device(CUDA) 上，但是输入输出在 CPU 上，为了加速 host2device 的
copy，将 CPU 上的 input tensor 的内存指定提前申请为 cuda pinned 内存。目前如果输出
output tensor 不是 device 上的时候，默认就是 pinned host 的。
* 申请 pinned host 内存的方法是：构建 tensor 的时候指定 device，layout，以及 is_host_pinned
参数，这样申请的内存就是 pinned host 的内存。
```C
bool is_pinned_host = true;
auto tensor_pinned_input =
Tensor(LiteDeviceType::LITE_CUDA, input_layout, is_pinned_host);
```
## 用户指定内存分配器
* **实现在 user_allocator.cpp 中，函数名为：config_user_allocator。**
* 这个例子中使用用户自定义的 CPU 内存分配器演示了用户设置自定义的 Allocator 的方法，用户自定义
内存分配器需要继承自 lite 中的 Allocator 基类，并实现 allocate 和 free 两个接口。目前在 CPU
上验证是正确的，其他设备上有待测试。
* 设置自定定义内存分配器的接口为 Network 中如下接口：
```C
Network& set_memory_allocator(std::shared_ptr<Allocator> user_allocator);
```
## 多个 Network 共享同一份模型 weights
* **实现在 network_share_weights.cpp 中，函数名为：network_share_same_weights。**
* 很多情况用户希望多个 Network 共享同一份 weights，因为模型中 weights 是只读的，这样可以节省
模型的运行时内存使用量。这个例子主要演示了 lite 中如何实现这个功能，首先创建一个新的 Network，
用户可以指定新的 Config 和 NetworkIO 以及其他一些配置，使得新创建出来的 Network 完成不同的
功能。
* 通过已有的 NetWork load 一个新的 Network 的接口为 Network 中如下接口：
```C
static void shared_weight_with_network(
std::shared_ptr<Network> dst_network,
const std::shared_ptr<Network> src_network);
```
* dst_network: 指新 load 出来的 Network
* src_network：已经 load 的老的 Network
## CPU 绑核
* **实现在 cpu_affinity.cpp 中，函数名为：cpu_affinity。**
* 该 example 之中指定模型运行在 CPU 多线程上，然后使用 Network 中的
set_runtime_thread_affinity 来设置绑核回调函数。该回调函数中会传递当前线程的 id 进来，用户可以
根据该 id 决定具体绑核行为，在多线程中，如果线程总数为 n，则 id 为 n-1 的线程为主线程。
## 用户注册自定义解密算法和 key
* **实现在 user_cryption.cpp 中，函数名为：register_cryption_method 和 update_aes_key 。**
* 这两个 example 主要使用 lite 自定义解密算法和更新解密算法的接口，实现了使用用户自定的解密算法
实现模型的 load 操作。在这个 example 中，自定义了一个解密方法，(其实没有做任何事情，
将模型两次异或上 key 之后返回，等于将原始模型直接返回)，然后将其注册到 lite 中，后面创建 Network 时候在其
config 中的 bare_model_cryption_name 指定具体的解密算法名字。在第二个 example 展示了对其
key 的更新操作。
目前 lite 里面定义好了几种解密算法：
* AES_default : 其 key 是由 32 个 unsighed char 组成，默认为0到31
* RC4_default : 其 key 由 hash key 和 enc_key 组成的8个 unsigned char，hash
key 在前，enc_key 在后。
* SIMPLE_FAST_RC4_default : 其 key 组成同 RC4_default。
大概命名规则为：前面大写是具体算法的名字，'_'后面的小写，代表解密 key。
具体的接口为：
```C
bool register_decryption_and_key(std::string decrypt_name,
const DecryptionFunc& func,
const std::vector<uint8_t>& key);
bool update_decryption_or_key(std::string decrypt_name,
const DecryptionFunc& func,
const std::vector<uint8_t>& key);
```
register 接口中必须要求三个参数都是正确的值，update中 decrypt_nam 必须为已有的解密算法，
将使用 func 和 key 中不为空的部分对 decrypt_nam 解密算法进行更新
## 异步执行模式
* **实现在 basic.cpp 中，函数名为：async_forward。**
* 用户通过接口注册异步回调函数将设置 Network 的 Forward 模式为异步执行模式，
目前异步执行模式只有在 CPU 和 CUDA 10.0 以上才支持，在 inference 时异步模式，
主线程可以在工作线程正在执行计算的同时做一些其他的运算，避免长时间等待，但是
在一些单核处理器上没有收益。
## 纯 C example
* **实现在 lite_c_interface.cpp，函数名为：basic_c_interface，
device_io_c_interface，async_c_interface**
* Lite 完成对 C++ 接口的封装，对外暴露了纯 C 的接口，用户如果不是源码依赖 Lite
的情况下，应该使用纯 C 接口来完成集成。
* 纯 C 的所有接口都是返回一个 int，如果这个 int 的数值不为 0，则又错误产生，需要
调用 LITE_get_last_error 来获取错误信息。
* 纯 C 的所有 get 函数都需要先定义一个对应的对象，然后将该对象的指针传递进接口，
Lite 会将结果写入到 对应指针的地址里面。
lite/pylite/pylite.md 已删除 100755 → 0
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# PyLite
Lite 的 python 接口提供更加方便灵活的使用 Lite 进行模型 Inference，满足如下条件的环境都可以使用:
* OS 可以安装 [Python3](https://www.python.org/downloads/)
* [BUILD_README](../../scripts/cmake-build/BUILD_README.md) 中支持推理编译的平台
## 安装
### whl 包安装
目前预编译发布的 Lite 的 whl 包详情如下:
* 提供 Linux-x64(with CUDA)、windows-x64(with CUDA)、macos-x64(cpu only) 平台预编译包
* 可以直接通过 pip3 安装。其他 OS-ARCH 的包，如有需要，可以 build from src 参考 [BUILD_README](../../scripts/cmake-build/BUILD_README.md)
* 预编译包的构建流程可以参考 [BUILD_PYTHON_WHL_README.md](../../scripts/whl/BUILD_PYTHON_WHL_README.md)
开源版本: 预编译的包会随着 MegEngine 的发版发布，版本号和 MegEngine 保持一致,安装方式:
```shell
python3 -m pip install --upgrade pip
python3 -m pip install megengine -f https://megengine.org.cn/whl/mge.html
```
安装后， 就可以通过 import megenginelite 进行使用了
### develop 调试
开发模式下，可以使用 Cmake 编译出 lite 动态库,依然参考 [BUILD_README](../../scripts/cmake-build/BUILD_README.md):
* Windows 平台，编译出来的 dll 是 lite_shared_whl.dll
* None Windows 平台，编译出来的 so 是 liblite_shared_whl.so
* 编译上述库的步骤:
* clone 代码
```shell
开源版本：git clone git@github.com:MegEngine/MegEngine.git
```
* 编译准备
```shell
开源版本: cd MegEngine
bash ./third_party/prepare.sh
```
* 编译 HOST 版本：
```shell
./scripts/cmake-build/host_build.sh
```
* 编译 HOST 版本 (with CUDA):
```shell
./scripts/cmake-build/host_build.sh -c
```
* 编译 Android 平台：
```shell
scripts/cmake-build/cross_build_android_arm_inference.sh
```
* 其他OS-ARCH可参考 [BUILD_README](../../scripts/cmake-build/BUILD_README.md)
* 编译完成之后，相应的库可在 build_dir 下找到， 这里假设它的目录是LITE_LIB_PATH=path_of_lite_shared_whl
* 开始使用 megenginelite
```shell
export LITE_LIB_PATH=path_of_lite_shared_whl
export PYTHONPATH=lite/pylite:$PYTHONPATH
然后就可以 import megenginelite 进行使用了
```
## python3 中使用 megenginelite
Lite 的 python3 接口是对其 C/C++ 接口的一层封装，他们使用的模型都是相同的模型格式。megenginelite 提供两种数据接口，分别是 LiteTensor 和 LiteNetwork。
### LiteTensor
LiteTensor 提供了用户对数据的操作接口，提供了接口包括:
* fill_zero: 将 tensor 的内存设置为全0
* share_memory_with: 可以和其他 LiteTensor 的共享内存
* copy_from: 从其他 LiteTensor 中 copy 数据到自身内存中
* reshape: 改变该 LiteTensor 的 shape，内存数据保持不变
* slice: 对该 LiteTensor 中的数据进行切片，需要分别指定每一维切片的 start，end，和 step。
* set_data_by_share: 调用之后使得该 LiteTensor 中的内存共享自输入的 array 的内存，输入的 array 必须是numpy 的 ndarray，并且 tensor 在 CPU 上
* set_data_by_copy: 该 LiteTensor 将会从输入的 data 中 copy 数据，data 可以是 list 和 numpy 的 ndarray，需要保证 data 的数据量不超过 tensor 的容量，tensor 在 CPU 上
* to_numpy: 将该 LiteTensor 中数据 copy 到 numpy 的 array 中，返回给用户，如果是非连续的 LiteTensor，如 slice 出来的，将 copy 到连续的 numpy array 中，该接口主要数为了 debug，有性能问题。
#### 使用 example
* LiteTensor 设置数据 example
```
def test_tensor_set_data():
layout = LiteLayout([2, 16], "int8")
tensor = LiteTensor(layout)
assert tensor.nbytes == 2 * 16
data = [i for i in range(32)]
tensor.set_data_by_copy(data)
real_data = tensor.to_numpy()
for i in range(32):
assert real_data[i // 16][i % 16] == i
arr = np.ones([2, 16], "int8")
tensor.set_data_by_copy(arr)
real_data = tensor.to_numpy()
for i in range(32):
assert real_data[i // 16][i % 16] == 1
for i in range(32):
arr[i // 16][i % 16] = i
tensor.set_data_by_share(arr)
real_data = tensor.to_numpy()
for i in range(32):
assert real_data[i // 16][i % 16] == i
arr[0][8] = 100
arr[1][3] = 20
real_data = tensor.to_numpy()
assert real_data[0][8] == 100
assert real_data[1][3] == 20
```
* tensor 共享内存 example
```python
def test_tensor_share_memory_with():
layout = LiteLayout([4, 32], "int16")
tensor = LiteTensor(layout)
assert tensor.nbytes == 4 * 32 * 2
arr = np.ones([4, 32], "int16")
for i in range(128):
arr[i // 32][i % 32] = i
tensor.set_data_by_share(arr)
real_data = tensor.to_numpy()
for i in range(128):
assert real_data[i // 32][i % 32] == i
tensor2 = LiteTensor(layout)
tensor2.share_memory_with(tensor)
real_data = tensor.to_numpy()
real_data2 = tensor2.to_numpy()
for i in range(128):
assert real_data[i // 32][i % 32] == i
assert real_data2[i // 32][i % 32] == i
arr[1][18] = 5
arr[3][7] = 345
real_data = tensor2.to_numpy()
assert real_data[1][18] == 5
assert real_data[3][7] == 345
```
更多的使用可以参考 pylite 中 test/test_tensor.py 中的使用
### LiteNetwork
LiteNetwork 主要为用户提供模型载入，运行等功能。使用的模型见 lite 的 readme 中关于模型的部分
* CPU 基本模型载入运行的 example
```
def test_network_basic():
source_dir = os.getenv("LITE_TEST_RESOURCE")
input_data_path = os.path.join(source_dir, "input_data.npy")
# read input to input_data
input_data = np.load(input_data_path)
model_path = os.path.join(source_dir, "shufflenet.mge")
network = LiteNetwork()
network.load(model_path)
input_name = network.get_input_name(0)
input_tensor = network.get_io_tensor(input_name)
output_name = network.get_output_name(0)
output_tensor = network.get_io_tensor(output_name)
assert input_tensor.layout.shapes[0] == 1
assert input_tensor.layout.shapes[1] == 3
assert input_tensor.layout.shapes[2] == 224
assert input_tensor.layout.shapes[3] == 224
assert input_tensor.layout.data_type == LiteDataType.LITE_FLOAT
assert input_tensor.layout.ndim == 4
# copy input data to input_tensor of the network
input_tensor.set_data_by_copy(input_data)
for i in range(3):
network.forward()
network.wait()
output_data = output_tensor.to_numpy()
print('shufflenet output max={}, sum={}'.format(output_data.max(), output_data.sum()))
```
* CUDA 上使用 device 内存作为模型输入，需要在构造 network 候配置 config 和 IO 信息
```
def test_network_device_IO():
source_dir = os.getenv("LITE_TEST_RESOURCE")
input_data_path = os.path.join(source_dir, "input_data.npy")
model_path = os.path.join(source_dir, "shufflenet.mge")
# read input to input_data
input_data = np.load(input_data_path)
input_layout = LiteLayout([1, 3, 224, 224])
host_input_data = LiteTensor(layout=input_layout)
host_input_data.set_data_by_share(input_data)
dev_input_data = LiteTensor(layout=input_layout, device_type=LiteDeviceType.LITE_CUDA)
dev_input_data.copy_from(host_input_data)
# construct LiteOption
options = LiteOptions()
options.weight_preprocess = 1
options.var_sanity_check_first_run = 0
net_config = LiteConfig(device_type=LiteDeviceType.LITE_CUDA, option=options)
# constuct LiteIO, is_host=False means the input tensor will use device memory
input_io = LiteIO("data", is_host=False)
ios = LiteNetworkIO()
ios.add_input(input_io)
network = LiteNetwork(config=net_config, io=ios)
network.load(model_path)
input_name = network.get_input_name(0)
dev_input_tensor = network.get_io_tensor(input_name)
output_name = network.get_output_name(0)
output_tensor = network.get_io_tensor(output_name)
# copy input data to input_tensor of the network
dev_input_tensor.share_memory_with(dev_input_data)
for i in range(3):
network.forward()
network.wait()
output_data = output_tensor.to_numpy()
print('shufflenet output max={}, sum={}'.format(output_data.max(), output_data.sum()))
```
更多的使用可以参考 pylite 中 test/test_network.py 和 test/test_network_cuda.py 中的使用
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