# 分类预测框架 ### 一、简介 Paddle 的模型保存有多种不同的形式，大体可分为两类： 1. persistable 模型（fluid.save保存的模型） 一般用作模型的 checkpoint，可以加载后重新训练。persistable 模型保存的是零散的权重文件，每个文件代表模型中的一个 Variable，这些零散的文件不包含结构信息，需要结合模型的结构一起使用。 ``` resnet50-vd-persistable/ ├── bn2a_branch1_mean ├── bn2a_branch1_offset ├── bn2a_branch1_scale ├── bn2a_branch1_variance ├── bn2a_branch2a_mean ├── bn2a_branch2a_offset ├── bn2a_branch2a_scale ├── ... └── res5c_branch2c_weights ``` 2. inference 模型（fluid.io.save_inference_model保存的模型） 一般是模型训练完成后保存的固化模型，用于预测部署。与persistable 模型相比，inference 模型会额外的保存模型的结构信息，用于配合权重文件构成完整的模型。如下所示，`model` 中保存的即为模型的结构信息。 ``` resnet50-vd-persistable/ ├── bn2a_branch1_mean ├── bn2a_branch1_offset ├── bn2a_branch1_scale ├── bn2a_branch1_variance ├── bn2a_branch2a_mean ├── bn2a_branch2a_offset ├── bn2a_branch2a_scale ├── ... ├── res5c_branch2c_weights └── model ``` 为了方便起见，paddle 在保存 inference 模型的时候也可以将所有的权重文件保存成一个`params`文件，如下所示： ``` resnet50-vd ├── model └── params ``` 在 Paddle 中训练引擎和预测引擎都支持模型的预测推理，只不过预测引擎不需要进行反向操作，因此可以进行定制型的优化（如层融合，kernel 选择等），达到低时延、高吞吐的目的。训练引擎既可以支持 persistable 模型，也可以支持 inference 模型，而预测引擎只支持 inference 模型，因此也就衍生出了三种不同的预测方式： 1. 训练引擎 + persistable 模型 2. 训练引擎 + inference 模型 3. 预测引擎 + inference 模型 不管是何种预测方式，基本都包含以下几个主要的步骤： + 构建引擎 + 构建待预测数据 + 执行预测 + 预测结果解析 不同预测方式，主要有两方面不同：构建引擎和执行预测，在以下的几个部分我们会具体介绍。 ### 二、模型转换 在任务的训练阶段，通常我们会保存一些 checkpoint（persistable 模型），这些只是模型权重文件，不能直接被预测引擎直接加载预测，所以我们通常会在训练完之后，找到合适的 checkpoint 并将其转换为 inference 模型。主要分为两个步骤：1. 构建训练引擎，2. 保存 inference 模型，如下所示： ```python import fluid from ppcls.modeling.architectures.resnet_vd import ResNet50_vd place = fluid.CPUPlace() exe = fluid.Executor(place) startup_prog = fluid.Program() infer_prog = fluid.Program() with fluid.program_guard(infer_prog, startup_prog): with fluid.unique_name.guard(): image = create_input() image = fluid.data(name='image', shape=[None, 3, 224, 224], dtype='float32') out = ResNet50_vd.net(input=input, class_dim=1000) infer_prog = infer_prog.clone(for_test=True) fluid.load(program=infer_prog, model_path=persistable 模型路径, executor=exe) fluid.io.save_inference_model( dirname='./output/', feeded_var_names=[image.name], main_program=infer_prog, target_vars=out, executor=exe, model_filename='model', params_filename='params') ``` 在模型库的 `tools/export_model.py` 中提供了完整的示例，只需执行下述命令即可完成转换： ```python python tools/export_model.py \ --model=模型名称 \ --pretrained_model=persistable 模型路径 \ --output_path=model和params保存路径 ``` ### 三、训练引擎 + persistable 模型预测 在模型库的 `tools/infer.py` 中提供了完整的示例，只需执行下述命令即可完成预测： ```python python tools/infer.py \ --image_file=待预测的图片文件路径 \ --model=模型名称 \ --pretrained_model=persistable 模型路径 \ --use_gpu=True ``` 训练引擎构建： 由于 persistable 模型不包含模型的结构信息，因此需要先构建出网络结构，然后 load 权重来构建训练引擎。 ```python import fluid from ppcls.modeling.architectures.resnet_vd import ResNet50_vd place = fluid.CPUPlace() exe = fluid.Executor(place) startup_prog = fluid.Program() infer_prog = fluid.Program() with fluid.program_guard(infer_prog, startup_prog): with fluid.unique_name.guard(): image = create_input() image = fluid.data(name='image', shape=[None, 3, 224, 224], dtype='float32') out = ResNet50_vd.net(input=input, class_dim=1000) infer_prog = infer_prog.clone(for_test=True) fluid.load(program=infer_prog, model_path=persistable 模型路径, executor=exe) ``` 执行预测： ```python outputs = exe.run(infer_prog, feed={image.name: data}, fetch_list=[out.name], return_numpy=False) ``` 上述执行预测时候的参数说明可以参考官网 [fluid.Executor](https://www.paddlepaddle.org.cn/documentation/docs/zh/api_cn/executor_cn/Executor_cn.html) ### 四、训练引擎 + inference 模型预测 在模型库的 `tools/py_infer.py` 中提供了完整的示例，只需执行下述命令即可完成预测： ```python python tools/py_infer.py \ --image_file=图片路径 \ --model_dir=模型的存储路径 \ --model_file=保存的模型文件 \ --params_file=保存的参数文件 \ --use_gpu=True ``` 训练引擎构建： 由于 inference 模型已包含模型的结构信息，因此不再需要提前构建模型结构，直接 load 模型结构和权重文件来构建训练引擎。 ```python import fluid place = fluid.CPUPlace() exe = fluid.Executor(place) [program, feed_names, fetch_lists] = fluid.io.load_inference_model( 模型的存储路径, exe, model_filename=保存的模型文件, params_filename=保存的参数文件) compiled_program = fluid.compiler.CompiledProgram(program) ``` > `load_inference_model` 即支持零散的权重文件集合，也支持融合后的单个权重文件。 执行预测： ```python outputs = exe.run(compiled_program, feed={feed_names[0]: data}, fetch_list=fetch_lists, return_numpy=False) ``` 上述执行预测时候的参数说明可以参考官网 [fluid.Executor](https://www.paddlepaddle.org.cn/documentation/docs/zh/api_cn/executor_cn/Executor_cn.html) ### 五、预测引擎 + inference 模型预测 在模型库的 `tools/predict.py` 中提供了完整的示例，只需执行下述命令即可完成预测： ``` python ./predict.py \ -i=./test.jpeg \ -m=./resnet50-vd/model \ -p=./resnet50-vd/params \ --use_gpu=1 \ --use_tensorrt=True ``` 参数说明： + `image_file`(简写 i)：待预测的图片文件路径，如 `./test.jpeg` + `model_file`(简写 m)：模型文件路径，如 `./resnet50-vd/model` + `params_file`(简写 p)：权重文件路径，如 `./resnet50-vd/params` + `batch_size`(简写 b)：批大小，如 `1` + `ir_optim`：是否使用 `IR` 优化 + `use_tensorrt`：是否使用 TesorRT 预测引擎 + `gpu_mem`： 初始分配GPU显存，以M单位 + `use_gpu`：是否使用 GPU 预测 + `enable_benchmark`：是否启用benchmark + `model_name`：模型名字 注意： 当启用benchmark时，默认开启tersorrt进行预测 ``` 构建预测引擎： ```python from paddle.fluid.core import AnalysisConfig from paddle.fluid.core import create_paddle_predictor config = AnalysisConfig(model文件路径, params文件路径) config.enable_use_gpu(8000, 0) config.disable_glog_info() config.switch_ir_optim(True) config.enable_tensorrt_engine( precision_mode=AnalysisConfig.Precision.Float32, max_batch_size=1) # no zero copy方式需要去除fetch feed op config.switch_use_feed_fetch_ops(False) predictor = create_paddle_predictor(config) ``` 执行预测： ```python import numpy as np input_names = predictor.get_input_names() input_tensor = predictor.get_input_tensor(input_names[0]) input = np.random.randn(1, 3, 224, 224).astype("float32") input_tensor.reshape([1, 3, 224, 224]) input_tensor.copy_from_cpu(input) predictor.zero_copy_run() ``` 更多预测参数说明可以参考官网 [Paddle Python 预测 API](https://www.paddlepaddle.org.cn/documentation/docs/zh/advanced_guide/inference_deployment/inference/python_infer_cn.html)。如果需要在业务的生产环境部署，也推荐使用 [Paddel C++ 预测 API](https://www.paddlepaddle.org.cn/documentation/docs/zh/advanced_guide/inference_deployment/inference/native_infer.html)，官网提供了丰富的预编译预测库 [Paddle C++ 预测库](https://www.paddlepaddle.org.cn/documentation/docs/zh/advanced_guide/inference_deployment/inference/build_and_install_lib_cn.html)。 默认情况下，Paddle 的 wheel 包中是不包含 TensorRT 预测引擎的，如果需要使用 TensorRT 进行预测优化，需要自己编译对应的 wheel 包，编译方式可以参考 Paddle 的编译指南 [Paddle 编译](https://www.paddlepaddle.org.cn/documentation/docs/zh/install/compile/fromsource.html)。