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Paddle

PaddlePaddle / Paddle
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Paddle
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doc/fluid/getstarted/Developer's_Guide_to_Paddle_Fluid.md
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<!-- $theme: gaia -->
<!-- page_number: true -->
# Paddle Fluid 开发者指南
---
<!-- *template: invert -->
# 请大家加入Hi群：1600022
---
<!-- *template: invert -->
### ==1==. 为什么需要 PaddlePaddle Fluid？
---
......@@ -33,18 +26,43 @@
<font size=6>
||<small>一组连续执行的layers</small>|<small>variable和operator构成的计算图</small>|<small>不再有模型的概念</small>|
|:--|:--|:--|:--|
|<small>2013|<small>Caffe，Theano, Torch, PaddlePaddle</small>||
|<small>2015||<small>TensorFlow, MxNet, Caffe2, ONNX, n-graph</small>|
|<small>2016|||<small>PyTorch, TensorFlow Eager Execution, <font color=#483D8B>**==PaddlePaddle Fluid==**|
<table>
<thead>
<tr>
<th> </th>
<th>一组连续执行的layers</th>
<th>variable和operator构成的计算图 </th>
<th>不再有模型的概念 </th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td> 2013</td>
<td> Caffe，Theano, Torch, PaddlePaddle </td>
<td> </td>
<td> </td>
</tr>
</font>
<tr>
<td> 2015 </td>
<td> </td>
<td> TensorFlow, MxNet, Caffe2, ONNX, n-graph </td>
<td> </td>
</tr>
<tr>
<td>2016 </td>
<td> </td>
<td> </td>
<td> PyTorch, TensorFlow Eager Execution, <font color=#483D8B>**==PaddlePaddle Fluid==** </td>
</tr>
</tbody>
</table>
---
### <p align="center">目标 :smile:</p>
### <p align="center">目标 </p>
<font size=6>
......@@ -57,21 +75,22 @@
</font>
---
<!-- *template: invert -->
## ==2.== Design Overview
---
# Fluid: 系统形态
- <span style="background-color:#ACD6FF;">[编译器式的执行流程，区分编译时和运行时](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/design/fluid_compiler.md)</span>
- <span style="background-color:#ACD6FF;">[编译器式的执行流程，区分编译时和运行时](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/fluid/design/motivation/fluid_compiler.md)</span>
<br>
![100%](images/fluid-compiler.png)
<p align="center">
<img src="https://raw.githubusercontent.com/PaddlePaddle/Paddle/develop/doc/fluid/images/fluid_compiler.png" width=100%>
</p>
---
<!-- *template: invert -->
#### 让我们在Fluid程序实例中，区分编译时和运行时
---
......@@ -104,11 +123,14 @@
<font size=5>
- 在科学计算领域，计算图是一种描述计算的经典方式。下图展示了从前向计算图（蓝色）开始，通过添加反向（红色）和优化算法相关（绿色）操作，构建出整个计算图的过程：
-
<p align="center">
<img src="https://raw.githubusercontent.com/PaddlePaddle/Paddle/develop/doc/fluid/images/graph_construction_example_all.png" width=60%>
</p>
![60% center](images/graph_construction_example_all.png)
- Fluid ==使用`Program`而不是计算图==来描述模型和优化过程。`Program`由`Block`、`Operator`和`Variable`构成，相关概念会在后文详细展开。
- 编译时 Fluid 接受前向计算（这里可以先简单的理解为是一段有序的计算流）`Program`，为这段前向计算按照：前向 :arrow_right: 反向 :arrow_right: 梯度 clip :arrow_right: 正则 :arrow_right: 优化 的顺序，添加相关 `Operator`和`Variable`到`Program`到完整的计算。
- 编译时 Fluid 接受前向计算（这里可以先简单的理解为是一段有序的计算流）`Program`，为这段前向计算按照：前向 -> 反向 -> 梯度 clip -> 正则 -> 优化 的顺序，添加相关 `Operator`和`Variable`到`Program`到完整的计算。
</font>
......@@ -153,11 +175,25 @@
<br>
<font size=5>
<table>
<thead>
<tr>
<th>构建训练</th>
<th>执行训练</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>
<span style="background-color:#B3D9D9">用户</span>：描述前向运算<br><span style="background-color:#DAB1D5;">框架</span>：添加反向运算<br><span style="background-color:#DAB1D5;">框架</span>：添加优化运算<br><span style="background-color:#DAB1D5;">框架</span>：添加内存优化<br><span style="background-color:#DAB1D5;">框架</span>：添加并行/多设备/分布式相关的计算单元
</td>
|构建训练|执行训练|
|---|---|
|<span style="background-color:#B3D9D9">用户</span>：描述前向运算<br><span style="background-color:#DAB1D5;">框架</span>：添加反向运算<br><span style="background-color:#DAB1D5;">框架</span>：添加优化运算<br><span style="background-color:#DAB1D5;">框架</span>：添加内存优化<br><span style="background-color:#DAB1D5;">框架</span>：添加并行/多设备/分布式相关的计算单元|<span style="background-color:#DAB1D5;">框架</span>：创建Operator（计算）+ Variable（数据）<br><span style="background-color:#DAB1D5;">框架</span>：创建`Block`<br><span style="background-color:#DAB1D5;">框架</span>：内存管理/设备管理<br><span style="background-color:#DAB1D5;">框架</span>：执行计算|
<td>
<span style="background-color:#DAB1D5;">框架</span>：创建Operator（计算）+ Variable（数据）<br><span style="background-color:#DAB1D5;">框架</span>：创建`Block`<br><span style="background-color:#DAB1D5;">框架</span>：内存管理/设备管理<br><span style="background-color:#DAB1D5;">框架</span>：执行计算
</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</font>
---
......@@ -210,7 +246,7 @@
cost = fluid.layers.square_error_cost(input=y_predict, label=y)
```
- 条件分支: [swith](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/design/switch.md)、[ifelse](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/design/if_else_op.md)
- 条件分支: [swith](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/fluid/design/execution/switch.md)、[ifelse](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/fluid/design/execution/if_else_op.md)
```python
a = fluid.Var(10)
......@@ -236,7 +272,7 @@
<font size=5>
- 循环：[while](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/python/paddle/v2/fluid/tests/book/test_machine_translation.py#L105)
- 循环：[while](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/python/paddle/fluid/tests/book/test_machine_translation.py#L105)
```python
d0 = layers.data("d0", shape=[10], dtype='float32')
......@@ -252,8 +288,8 @@
layers.less_than(x=i, y=array_len, cond=cond)
```
- 完整实例请点查看 [:arrow_right:](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/a91efdde6910ce92a78e3aa7157412c4c88d9ee8/python/paddle/v2/fluid/tests/test_while_op.py#L36-L44)
- beam search [:arrow_right:]( https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/python/paddle/v2/fluid/tests/book/test_machine_translation.py#L105)
- 完整实例请点查看 [->](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/python/paddle/fluid/tests/unittests/test_while_op.py#L36-L44)
- beam search [->]( https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/python/paddle/fluid/tests/book/test_machine_translation.py#L105)
</font>
......@@ -271,7 +307,6 @@
---
<!-- *template: invert -->
## ==3.== 核心概念
---
......@@ -279,8 +314,8 @@
<font size=5>
- `VarDesc` + `TensorDesc` + `OpDesc` :arrow_right: `BlockDesc` :arrow_right: `ProgramDesc`
- https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/paddle/framework/framework.proto
- `VarDesc` + `TensorDesc` + `OpDesc` -> `BlockDesc` -> `ProgramDesc`
- https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/paddle/fluid/framework/framework.proto
- <span style="background-color:#DAB1D5;">什么是 Fluid Program</span>
......@@ -295,7 +330,7 @@
---
### 编译时概念 ：==**[Transpiler](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/design/fluid_compiler.md)**==
### 编译时概念 ：==**[Transpiler](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/fluid/design/motivation/fluid_compiler.md)**==
<font size=5>
1. 接受一段`ProgramDesc`作为输入，生成一段新的`ProgramDesc`
......@@ -313,13 +348,17 @@
---
### Transplier
![70% center](images/transpiler.png)
<p align="center">
<img src="https://raw.githubusercontent.com/PaddlePaddle/Paddle/develop/doc/fluid/images/transpiler.png" width=70%>
</p>
---
### 打印 `ProgramDesc`
![85% center](images/print_fluid_program.png)
<p align="center">
<img src="https://raw.githubusercontent.com/PaddlePaddle/Paddle/develop/doc/fluid/images/print_fluid_program.png" width=70%>
</p>
<font size=5>
......@@ -338,10 +377,18 @@
<font size=5>
|variable in block 0|variable in block 0|
|:--:|:--:|
|![73%](images/program_desc1.png)|![75%](images/program_desc2.png)|
<table>
<thead>
<th>variable in block 0</th>
<th>variable in block 0</th>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td><img src="https://raw.githubusercontent.com/PaddlePaddle/Paddle/develop/doc/fluid/images/program_desc1.png" width=70%></td>
<td><img src="https://raw.githubusercontent.com/PaddlePaddle/Paddle/develop/doc/fluid/images/program_desc2.png" width=70%></td>
</tr>
</tbody>
</table>
</font>
---
......@@ -357,12 +404,40 @@
- 计算相关
- `Block`
- `Kernel`、`OpWithKernel`、`OpWithoutKernel`
| | protobuf messages|C++ class objects|
|---|---|---|
|Data|[VarDesc](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/paddle/framework/framework.proto#L107)|[Variable](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/paddle/framework/variable.h#L24)|
|Operation|[OpDesc](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/paddle/framework/framework.proto#L35)|[Operator](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/paddle/framework/operator.h#L64)|
|Block|BlockDesc|Block|
<table>
<thead>
<th></th>
<th>protobuf messages</th>
<th>C++ class objects</th>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>Data</td>
<td>[VarDesc](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/paddle/fluid/framework/framework.proto#L107)
</td>
<td>[Variable](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/paddle/fluid/framework/variable.h#L24)
</td>
</tr>
<tr>
<td>Operation</td>
<td>[OpDesc](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/paddle/fluid/framework/framework.proto#L35)
</td>
<td>[Operator](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/paddle/fluid/framework/operator.h#L64)
</td>
</tr>
<tr>
<td>Block</td>
<td>BlockDesc
</td>
<td>Block
</td>
</tr>
</tbody>
</table>
- 执行相关 ：`Executor`
......@@ -379,12 +454,44 @@
- 可以简单将 LoD 理解为：`std::vector<std::vector<int>>`
- 对非序列数据，LoD 信息为空
| | TensorFlow | PaddlePaddle |
|-----------------------|------------|--------------|
| RNN | Support | Support |
| recursive RNN | Support | Support |
| padding zeros | Must | No need |
| blob data type | Tensor | LoDTensor |
<table>
<thead>
<th></th>
<th>TensorFlow</th>
<th>PaddlePaddle</th>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>RNN</td>
<td>Support
</td>
<td>Support
</td>
</tr>
<tr>
<td>recursive RNN</td>
<td>Support
</td>
<td>Support
</td>
</tr>
<tr>
<td>padding zeros</td>
<td>Must
</td>
<td>No need
</td>
<tr>
<td>blob data type</td>
<td>Tensor
</td>
<td>LODTensor
</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</font>
......@@ -393,7 +500,9 @@
<font size=4>
![43% center](images/LoDTensor.png)
<p align="center">
<img src="https://raw.githubusercontent.com/PaddlePaddle/Paddle/develop/doc/fluid/images/LoDTensor.png" width=43%>
</p>
- 图(a)的LoD 信息
```cpp
......@@ -408,8 +517,9 @@
---
#### Tensor, Variable, Scope 之间的关系
![40% center](images/scope_variable_tensor.png)
<p align="center">
<img src="https://raw.githubusercontent.com/PaddlePaddle/Paddle/develop/doc/fluid/images/scope_variable_tensor.png" width=40%>
</p>
<font size=5>
1. `Block` 是一个实现层的概念，不在应用层暴露给用户。目前用户无法自行创建并利用`Block`，用户能够感知的只有`Program`这个概念。
......@@ -423,16 +533,29 @@
<font size=5>
|接口|说明|
|--|--|
![66% center](images/executor.png)|<span style="background-color:#B3D9D9;">输入</span><br>1. `ProgramDesc`<br>2. `Scope`<br> 3.`block_id`<br><br><span style="background-color:#B3D9D9;">解释执行步骤</span><br>1. 创建所有 Variables<br> 2. 逐一创建 Operator 并运行|
</font>
<table>
<thead>
<th>接口</th>
<th>说明</th>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td><p align="center">
<img src="https://raw.githubusercontent.com/PaddlePaddle/Paddle/develop/doc/fluid/images/executor.png" width=60%>
</p></td>
<td><span style="background-color:#B3D9D9;">输入</span><br>1. `ProgramDesc`<br>2. `Scope`<br> 3.`block_id`<br><br><span style="background-color:#B3D9D9;">解释执行步骤</span><br>1. 创建所有 Variables<br> 2. 逐一创建 Operator 并运行
</td>
</tr>
</tbody>
</table>
---
### Operator/OpWithKernel/Kernel
<font size=5>
![50% center](images/operator1.png)
<p align="center">
<img src="https://raw.githubusercontent.com/PaddlePaddle/Paddle/develop/doc/fluid/images/operator1.png" width=50%>
</p>
- operator 无状态，Operator的核心是==Run==方法
- 一个operator可以注册多个kernel
......@@ -444,16 +567,32 @@
#### Fluid Operator vs. PaddlePaddle layers
<font size=5>
|Layer|Operator|
|--|--|
|![70% center](images/layer.png)|![73% center](images/operator2.png)|
|1. 内部维护状态<br>2. 包含forward和backward方法|1. 内部无状态<br>2. 只有Run方法|
<table>
<thead>
<th>Layer</th>
<th>Operator</th>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td><p align="center">
<img src="https://raw.githubusercontent.com/PaddlePaddle/Paddle/develop/doc/fluid/images/layer.png" width=70%>
</p></td>
<td><p align="center">
<img src="https://raw.githubusercontent.com/PaddlePaddle/Paddle/develop/doc/fluid/images/operator2.png" width=73%>
</p></td>
</tr>
<tr>
<td>1. 内部维护状态<br>2. 包含forward和backward方法</td>
<td>1. 内部无状态<br>2. 只有Run方法</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</font>
---
<!-- *template: invert -->
### ==4.== 内存管理
---
......@@ -650,7 +789,6 @@ class GPUAllocator : public SystemAllocator {
</font>
---
<!-- *template: invert -->
### ==5.== 多设备支持
---
......@@ -661,8 +799,9 @@ class GPUAllocator : public SystemAllocator {
- step 1：添加Place类型，<span style="background-color:#DAB1D5;">由用户实现添加到框架</span>
- 可以将Place类型理解为一个整数加上一个枚举型，包括：设备号 + 设备类型
![40% center](images/place.png)
<p align="center">
<img src="https://raw.githubusercontent.com/PaddlePaddle/Paddle/develop/doc/fluid/images/place.png" width=40%>
</p>
- DeviceContext
- 不同的Place会对应一个相应的DeviceContext，用于组织管理与设备相关的信息
- 例如，GpuDeviceContext中会管理Cuda stream
......@@ -709,16 +848,15 @@ step 3: 运行时的 KernelType 推断和Kernel切换，<span style="background-
- Expected Kernel：期待调用的Kernel：由（1）`Place`和计算精度决定；或（2）用户在配置中显示指定使用的计算库，如`cudnn`、`mkldnn`等。
- Actual Kernel：运行时从`Operator`的输入（`Variable`）可以推断出实际需要的`KernelType`
- 当Expected Kernel和Actual Kernel不一致的时候，框架会插入`data_transformer`或者`data_layerout_transform`等，保证Expected Kernel可以执行，包括：
- CPUPlace :arrow_right: GPUPlace ：跨设备内存复制
- NCHW :arrow_right: nChw8c ：Layout转换
- FP32 :arrow_right: FP16 ：精度转换 _**尚未支持**_
- CPUPlace -> GPUPlace ：跨设备内存复制
- NCHW -> nChw8c ：Layout转换
- FP32 -> FP16 ：精度转换 _**尚未支持**_
- ……
- 以上过程实现在OperatorWithKernel类的Run方法中 [:arrow_right:](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/paddle/framework/operator.cc#L497)
- 以上过程实现在OperatorWithKernel类的Run方法中 [->](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/paddle/fluid/framework/operator.cc#L497)
</font>
---
<!-- *template: invert -->
## ==6.== while_op
---
......@@ -746,7 +884,7 @@ step 3: 运行时的 KernelType 推断和Kernel切换，<span style="background-
</font>
---
### while_op [Run](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/paddle/operators/while_op.cc#L42) 方法概览
### while_op [Run](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/paddle/fluid/operators/while_op.cc#L42) 方法概览
<font size=5>
......@@ -778,7 +916,6 @@ void Run(const framework::Scope &scope,
</font>
---
<!-- *template: invert -->
### while_op 的重要应用：Dynamic RNN
---
......@@ -882,14 +1019,14 @@ void Run(const framework::Scope &scope,
<font size=5>
1. 对一个mini batch中不等长样本进行排序，最长样本变成batch中的第一个，最短样本是batch中最后一个
- `LoDTensor` :arrow_right: `LoDRankTable` :heavy_plus_sign: `lod_rank_table operaator`
- `LoDTensor` -> `LoDRankTable` :heavy_plus_sign: `lod_rank_table operaator`
- 可以将`LoDRankTable`理解为对LoDTensor中的多个序列按照长度排序LoDRankTable 存储了排序之后的index
2. 构建每个时间步的batch输入：随着时间步增加，每个时间步的batch输入可能会逐渐缩小
- `TensorArray` :heavy_plus_sign: `lod_tensor_to_array` :arrow_right: `LoDTensor` (without LoD)
- `TensorArray` :heavy_plus_sign: `lod_tensor_to_array` -> `LoDTensor` (without LoD)
3. 每个时间步输出写入一个输出 `LoDTensorArray`
3. `dynamicRNN`循环结束后, 按照`LoDRankTable`中记录的信息对输出`LoDTensorArray`重排序，还原会原始输入顺序
- `TensorArray` :heavy_plus_sign: `array_to_lod_tensor` :arrow_right: `LoDTensor`
- `TensorArray` :heavy_plus_sign: `array_to_lod_tensor` -> `LoDTensor`
</font>
......@@ -953,7 +1090,6 @@ void Run(const framework::Scope &scope,
</p>
---
<!-- *template: invert -->
### ==7.== Fluid 代码结构
---
......@@ -985,44 +1121,43 @@ void Run(const framework::Scope &scope,
---
<!-- *template: invert -->
### ==8.== 文档总结
---
<font size=5>
- 设计概览
- 重构概览 [:arrow_right:](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/design/refactorization.md)
- fluid [:arrow_right:](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/design/fluid.md)
- fluid_compiler [:arrow_right:](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/design/fluid_compiler.md)
- 重构概览 [->](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/design/refactorization.md)
- fluid [->](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/design/fluid.md)
- fluid_compiler [->](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/fluid/design/motivation/fluid_compiler.md)
- 核心概念
- variable 描述 [:arrow_right:](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/design/var_desc.md)
- Tensor [:arrow_right:](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/paddle/framework/tensor.md)
- LoDTensor [:arrow_right:](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/paddle/framework/lod_tensor.md)
- TensorArray [:arrow_right:](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/design/tensor_array.md)
- Program [:arrow_right:](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/design/program.md)
- Block [:arrow_right:](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/design/block.md)
- Scope [:arrow_right:](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/design/scope.md)
- variable 描述 [->](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/design/var_desc.md)
- Tensor [->](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/paddle/framework/tensor.md)
- LoDTensor [->](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/paddle/framework/lod_tensor.md)
- TensorArray [->](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/design/tensor_array.md)
- Program [->](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/design/program.md)
- Block [->](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/design/block.md)
- Scope [->](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/design/scope.md)
---
- 重要功能模块
- backward [:arrow_right:](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/design/backward.md)
- 内存优化 [:arrow_right:](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/design/memory_optimization.md)
- evaluator [:arrow_right:](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/design/executor.md)
- python API [:arrow_right:](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/design/python_api.md)
- regularization [:arrow_right:](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/design/regularization.md)
- backward [->](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/design/backward.md)
- 内存优化 [->](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/design/memory_optimization.md)
- evaluator [->](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/design/executor.md)
- python API [->](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/design/python_api.md)
- regularization [->](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/design/regularization.md)
- 开发指南
- 支持新设硬件设备库 [:arrow_right:](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/design/support_new_device.md)
- 添加新的Operator [:arrow_right:](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/howto/dev/new_op_cn.md)
- 添加新的Kernel [:arrow_right:](
- 支持新设硬件设备库 [->](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/design/support_new_device.md)
- 添加新的Operator [->](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/howto/dev/new_op_cn.md)
- 添加新的Kernel [->](
https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/howto/dev/new_op_kernel_en.md)
</font>
---
<!-- *template: invert -->
### ==9.== 开发指南
---
......@@ -1031,9 +1166,9 @@ https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/howto/dev/new_op_kernel_
<font size=5>
Docker编译PaddlePaddle源码: [:arrow_right:](http://www.paddlepaddle.org/docs/develop/documentation/zh/howto/dev/build_cn.html)
Docker编译PaddlePaddle源码: [->](http://www.paddlepaddle.org/docs/develop/documentation/fluid/zh/build_and_install/docker_install_cn.html)
PaddlePaddle 在 Dockerhub 地址：[:arrow_right:](
PaddlePaddle 在 Dockerhub 地址：[->](
https://hub.docker.com/r/paddlepaddle/paddle/tags/)
1. 获取PaddlePaddle的Docker镜像
......@@ -1047,7 +1182,7 @@ PaddlePaddle 在 Dockerhub 地址：[:arrow_right:](
docker run -it -v $PWD/Paddle:/paddle paddlepaddle/paddle:latest-dev /bin/bash
```
1. 进入docker container后，从源码编译，请参考文档 [:arrow_right:]( http://www.paddlepaddle.org/docs/develop/documentation/zh/getstarted/build_and_install/build_from_source_cn.html)
1. 进入docker container后，从源码编译，请参考文档 [->]( http://www.paddlepaddle.org/docs/develop/documentation/fluid/zh/build_and_install/build_from_source_cn.html)
</font>
......@@ -1059,7 +1194,7 @@ PaddlePaddle 在 Dockerhub 地址：[:arrow_right:](
1. PaddlePaddle的Docker镜像为了减小体积，默认没有安装vim，可以在容器中执行`apt-get install -y vim`来安装vim。
1. 开发推荐使用tag为`latest-dev`的镜像，其中打包了所有编译依赖。`latest`及`lastest-gpu`是production镜像，主要用于运行PaddlePaddle程序。
1. 在Docker中运行GPU程序，推荐使用nvidia-docker，[否则需要将CUDA库和设备挂载到Docker容器内](http://www.paddlepaddle.org/docs/develop/documentation/zh/getstarted/build_and_install/docker_install_cn.html#dockergpu)。
2. 在Docker中运行GPU程序，推荐使用nvidia-docker，[否则需要将CUDA库和设备挂载到Docker容器内](http://www.paddlepaddle.org/docs/develop/documentation/fluid/zh/build_and_install/docker_install_cn.html)。
<font size=4>
```bash
......@@ -1072,11 +1207,11 @@ PaddlePaddle 在 Dockerhub 地址：[:arrow_right:](
---
### [如何贡献](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/howto/dev/contribute_to_paddle_cn.md)
### [如何贡献](http://www.paddlepaddle.org/docs/develop/documentation/fluid/zh/dev/contribute_to_paddle_cn.html)
<font size=5>
- ==提交PullRequest前请务必阅读==： [:arrow_right:](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/howto/dev/contribute_to_paddle_cn.md)
- ==提交PullRequest前请务必阅读==： [->](http://www.paddlepaddle.org/docs/develop/documentation/fluid/zh/dev/contribute_to_paddle_cn.html)
- 代码要求
1. 代码注释遵守 Doxygen 的样式
1. 确保编译器选项 WITH_STYLE_CHECK 已打开，并且编译能通过代码样式检查
......@@ -1099,7 +1234,7 @@ PaddlePaddle 在 Dockerhub 地址：[:arrow_right:](
1. 开始开发之前请先建立issue。
- 让其它同学知道某项工作已经有人在进行，以避免多人开发同一功能的情况。
1. 提交PR必须关联相关的issue。做法请参考：[:arrow_right:](https://help.github.com/articles/closing-issues-using-keywords/)
1. 提交PR必须关联相关的issue。做法请参考：[->](https://help.github.com/articles/closing-issues-using-keywords/)
- 目的：为了在提交的版本中留有记录描述这个PR是为了开发什么样的功能，为了解决什么样的问题。
- 当PR被merge后，关联的issue会被自动关闭。
1. PR review 中，reviewer的每条comment都必须回复。
......@@ -1110,7 +1245,6 @@ PaddlePaddle 在 Dockerhub 地址：[:arrow_right:](
---
<!-- *template: invert -->
### ==10.== 添加新的 Operator
---
......@@ -1140,15 +1274,53 @@ PaddlePaddle 在 Dockerhub 地址：[:arrow_right:](
<font size=5>
内容 | 定义位置
-------------- | :----------------------
OpProtoMake定义 | `.cc`文件，<span style="background-color:#DAB1D5;">Backward Op不需要OpProtoMaker</span>
Op定义 | `.cc`文件
Kernel实现 | <span style="background-color:#DAB1D5;">CPU、CUDA共享Kernel实现在`.h`文件中</span>，否则，CPU 实现在`.cc`文件中，CUDA 实现在`.cu`文件中。
注册Op | Op注册实现在`.cc`文件；Kernel注册CPU实现在`.cc`文件中，CUDA实现在`.cu`文件中
<table>
<thead>
<tr>
<th>内容</th>
<th>定义位置</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>
OpProtoMake定义
</td>
<td>
`.cc`文件，<span style="background-color:#DAB1D5;">Backward Op不需要OpProtoMaker</span>
</td>
</tr>
<tr>
<td>
Op定义
</td>
<td>
`.cc`文件
</td>
</tr>
<tr>
<td>
Kernel实现
</td>
<td>
<span style="background-color:#DAB1D5;">CPU、CUDA共享Kernel实现在`.h`文件中</span>，否则，CPU 实现在`.cc`文件中，CUDA 实现在`.cu`文件中。
</td>
</tr>
<tr>
<td>
注册Op
</td>
<td>
Op注册实现在`.cc`文件；Kernel注册CPU实现在`.cc`文件中，CUDA实现在`.cu`文件中
</td>
</tr>
</tbody>
</table>
- 添加 Operator 之前请阅读：[Operator 命名规范](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/paddle/operators/op_documentation/name_convention.md)及[Operator Markdown注释规范](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/paddle/operators/op_documentation/op_markdown_format.md)。
- 实现新的op都添加至目录[paddle/operators](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/tree/develop/paddle/operators)下，文件命名以`*_op.h`（如有） 、 `*_op.cc` 、`*_op.cu`（如有）结尾。
- 添加 Operator 之前请阅读：[Operator 命名规范](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/63cca04cfd488a4dab6d6273fd04a8017ef45932/doc/fluid/dev/name_convention.md)及[Operator Markdown注释规范](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/63cca04cfd488a4dab6d6273fd04a8017ef45932/doc/fluid/dev/op_markdown_format.md)。
- 实现新的op都添加至目录[paddle/operators](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/tree/develop/paddle/fluid/operators)下，文件命名以`*_op.h`（如有） 、 `*_op.cc` 、`*_op.cu`（如有）结尾。
- 根据文件名自动构建op和Python端绑定，<span style="background-color:#DAB1D5;">请务必遵守以上命名，否则需要进一步修改PyBind相关文件及CMakeLists.txt</span>。
</font>
......@@ -1158,7 +1330,7 @@ Kernel实现 | <span style="background-color:#DAB1D5;">CPU、CUDA共享Ker
<font size=5>
下面均以[clip_op](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/paddle/operators/clip_op.h)为例进行介绍
下面均以[clip_op](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/paddle/fluid/operators/clip_op.h)为例进行介绍
- clip_op计算公式：$Out = \min(\max(X, min), max)$
- 首先定义`ProtoMaker`来描述该Op的输入、输出，并添加注释（<font size=4>*下面代码段的中注释进行了简化，实现时需按照规范添加注释*</font>）：
......@@ -1244,8 +1416,8 @@ class ClipOp : public framework::OperatorWithKernel {
<font size=5>
1. `InferShape`目前支持两种实现方式，<span style="background-color:#DAB1D5;">二者最后都会生成一个functor注册给OpInfo结构体。</span>
1. 继承framework::InferShapeBase，实现为一个functor（参考 [mul_op](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/paddle/operators/mul_op.cc#L22)）
1. override InferShape函数（参考 [clip_op](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/paddle/operators/clip_op.cc#L24)）
1. 继承framework::InferShapeBase，实现为一个functor（参考 [mul_op](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/paddle/fluid/operators/mul_op.cc#L22)）
2. override InferShape函数（参考 [clip_op](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/paddle/fluid/operators/clip_op.cc#L24)）
1. 什么是`functor` ?
......@@ -1267,7 +1439,7 @@ class ClipOp : public framework::OperatorWithKernel {
```
</font>
- 在 clip_op 内也会看到将一段计算函数抽象为functor的使用法： [:arrow_right:](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/paddle/operators/clip_op.h#L27)。
- 在 clip_op 内也会看到将一段计算函数抽象为functor的使用法： [->](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/paddle/fluid/operators/clip_op.h#L27)。
</font>
......@@ -1315,7 +1487,7 @@ class ClipKernel : public framework::OpKernel<T> {
- 为了使`OpKernel`的计算过程书写更加简单，并且CPU、CUDA的代码可以复用， Fluid 使用 Eigen 作为基础的矩阵运算库
- Fluid对Eigen unsupported Tensor提供了一些基本的封装，可以在`Compute`接口中直接调用
- 关于在PaddlePaddle中如何使用Eigen库，请参考[使用文档](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/howto/dev/use_eigen_cn.md)。
- 关于在PaddlePaddle中如何使用Eigen库，请参考[使用文档](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/fluid/dev/use_eigen_cn.md)。
</font>
......@@ -1394,7 +1566,7 @@ class ClipKernel : public framework::OpKernel<T> {
<font size=5>
- 新增Op的单元测试统一添加至：[python/paddle/v2/fluid/tests](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/tree/develop/python/paddle/v2/fluid/tests)目录
- 新增Op的单元测试统一添加至：[python/paddle/v2/fluid/tests/unittests](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/tree/develop/python/paddle/fluid/tests/unittests)目录
- 前向Operator单测
1. Op单元测试继承自`OpTest`，各项具体的单元测试在`TestClipOp`里完成，所有单测case都以`TestXX`命名
......@@ -1404,7 +1576,7 @@ class ClipKernel : public framework::OpKernel<T> {
1. 在Python脚本中实现与前向operator相同的计算逻辑，得到输出值，与operator前向计算的输出进行对比
1. 反向梯度检测流程测试框架已经实现，直接调用相应接口`check_grad`即可
- `clip_op` 单测代码请参考 [:arrow_right:](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/python/paddle/v2/fluid/tests/test_clip_op.py)，这里不再展开
- `clip_op` 单测代码请参考 [->](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/python/paddle/fluid/tests/unittests/test_clip_op.py)，这里不再展开
</font>
......@@ -1444,7 +1616,6 @@ class ClipKernel : public framework::OpKernel<T> {
---
<!-- *template: invert -->
### ==10.== 使用相关问题
---
......@@ -1457,7 +1628,7 @@ class ClipKernel : public framework::OpKernel<T> {
```python
import paddle.v2.fluid as fluid
```
[`framework.py`](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/python/paddle/v2/fluid/framework.py#L1040)定义了两个全局`Program`:
[`framework.py`](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/python/paddle/fluid/framework.py#L1040)定义了两个全局`Program`:
```python
# program is a global instance.
_main_program_ = Program()
......@@ -1620,7 +1791,7 @@ class ClipKernel : public framework::OpKernel<T> {
<font size=5>
- 如何使用 evaluator ? [:arrow_right:](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/python/paddle/v2/fluid/tests/book/test_label_semantic_roles.py#L168)
- 如何使用 evaluator ? [->](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/python/paddle/fluid/tests/book/test_label_semantic_roles.py#L168)
```python
accuracy = fluid.evaluator.Accuracy(input=predict, label=label)
......@@ -1636,17 +1807,13 @@ class ClipKernel : public framework::OpKernel<T> {
pass_total_acc = accuracy.eval(exe) # 整个pass的accuracy
```
- 如何在训练中测试？[:arrow_right:](https://github.com/dzhwinter/benchmark/blob/master/fluid/vgg16.py#L144)
- 如何保存训练好的模型？[:arrow_right:](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/python/paddle/v2/fluid/tests/book/test_recognize_digits.py#L143)
- 如何加载训练好的模型进行预测？[:arrow_right:](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/python/paddle/v2/fluid/tests/book/test_recognize_digits.py#L154)
- 如何在同一个训练任务中定义多个Program，并交替运行？ [:arrow_right:](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/python/paddle/v2/fluid/tests/demo/fc_gan.py)
- 如何profile？Fluid 实现了profile 工具，可以直接调用。请参考示例 [:arrow_right:](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/python/paddle/v2/fluid/tests/test_profiler.py)
- 如何在训练中测试？[->](https://github.com/dzhwinter/benchmark/blob/master/fluid/vgg16.py#L144)
- 如何保存训练好的模型？[->](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/python/paddle/fluid/tests/book/test_recognize_digits.py#L143)
- 如何加载训练好的模型进行预测？[->](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/python/paddle/fluid/tests/book/test_recognize_digits.py#L154)
- 如何在同一个训练任务中定义多个Program，并交替运行？ [->](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/python/paddle/fluid/tests/demo/fc_gan.py)
- 如何profile？Fluid 实现了profile 工具，可以直接调用。请参考示例 [->](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/python/paddle/fluid/tests/unittests/test_profiler.py)
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<!-- template: gaia -->
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