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core/trainers/single_trainer.py

@@ -57,7 +57,12 @@ class SingleTrainer(TranspileTrainer):
         if metrics:
             self.fetch_vars = metrics.values()
             self.fetch_alias = metrics.keys()
-        context['status'] = 'startup_pass'
+        evaluate_only = envs.get_global_env(
+            'evaluate_only', False, namespace='evaluate')
+        if evaluate_only:
+            context['status'] = 'infer_pass'
+        else:
+            context['status'] = 'startup_pass'
 
     def startup(self, context):
         self._exe.run(fluid.default_startup_program())

core/trainers/transpiler_trainer.py

@@ -46,7 +46,7 @@ class TranspileTrainer(Trainer):
             namespace = "train.reader"
             class_name = "TrainReader"
         else:
-            readerdataloader = self.model._infer_data_loader
+            dataloader = self.model._infer_data_loader
             namespace = "evaluate.reader"
             class_name = "EvaluateReader"
 
@@ -239,8 +239,17 @@ class TranspileTrainer(Trainer):
         metrics_format = ", ".join(metrics_format)
         self._exe.run(startup_program)
 
-        for (epoch, model_dir) in self.increment_models:
-            print("Begin to infer epoch {}, model_dir: {}".format(epoch, model_dir))
+        model_list = self.increment_models
+
+        evaluate_only = envs.get_global_env(
+            'evaluate_only', False, namespace='evaluate')
+        if evaluate_only:
+            model_list = [(0, envs.get_global_env(
+                'evaluate_model_path', "", namespace='evaluate'))]
+
+        for (epoch, model_dir) in model_list:
+            print("Begin to infer No.{} model, model_dir: {}".format(
+                epoch, model_dir))
             program = infer_program.clone()
             fluid.io.load_persistables(self._exe, model_dir, program)
             reader.start()

models/rank/dnn/README.md

@@ -259,12 +259,3 @@ auc_var, batch_auc_var, auc_states = fluid.layers.auc(
 ```
 
 完成上述组网后，我们最终可以通过训练拿到`avg_cost`与`auc`两个重要指标。
-
-
-# 训练
-## 单机训练
-## 分布式训练
-### 本地模拟分布式
-### 百度云分布式训练
-
-# 预测

models/recall/tdm/README.md

-# 基于DNN模型的TDM召回模型
-
-## 论文介绍
-## 目录
-* [数据准备](#数据准备)
-    * [数据来源](#数据来源)
-    * [数据预处理](#数据预处理)
-    * [一键下载训练及测试数据](#一键下载训练及测试数据)
-    * [数据读取](#数据读取)
-* [模型组网](#模型组网)
-    * [输入定义](#输入定义)
-    * [模型组网](#模型组网)
-    * [Loss定义](#loss定义)
-* [训练](#训练)
-    * [单机训练](#单机训练)
-    * [分布式训练](#分布式训练)
-    * [本地模拟分布式](#本地模拟分布式)
-    * [百度云分布式训练](#百度云分布式训练)
-* [预测](#预测)
-    * [本地预测](#本地预测)
-    * [Benchmark](#benchmark)
-* [调优](#调优)
-    * [效果调优](#效果调优)
-    * [性能调优](#性能调优)
-* [模型产出与部署](#模型产出与部署)
-
-#
-## 数据准备
-### 数据来源
-### 数据预处理
-### 一键下载训练及测试数据
-### 数据读取
-
-
-#
-## 模型组网
-### 输入定义
-### 模型组网
-### Loss定义
-
-#
-## 训练
-### 单机训练
-### 分布式训练
-#### 本地模拟分布式
-#### 百度云分布式训练
-
-#
-## 预测
-### 预测组网
-### 本地预测
-### Benchmark
-
-#
-## 调优
-### 效果调优
-### 性能调优
-
-#
-## 模型产出与部署
-

models/recall/word2vec/config.yaml

@@ -12,7 +12,11 @@
 # See the License for the specific language governing permissions and
 # limitations under the License.
 evaluate:
-  workspace: "paddlerec.models.recall.word2vec"
+  workspace: "paddlerec.models.recall.word2vec" 
+
+  evaluate_only: True
+  evaluate_model_path: ""
+  
   reader:
     batch_size: 50
     class: "{workspace}/w2v_evaluate_reader.py"

models/treebased/README.md

+# Paddle-TDM
+本代码库提供了基于PaddlePaddle实现的TreeBased推荐搜索算法，主要包含以下组成：
+
+- 基于fake数据集，适用于快速调试的paddle-tdm模型。主要用于理解paddle-tdm的设计原理，高效上手设计适合您的使用场景的模型。
+
+以上内容将随paddle版本迭代不断更新，欢迎您关注该代码库。
+
+#
+## TDM设计思路
+
+### 基本概念
+TDM是为大规模推荐系统设计的、能承载任意先进模型来高效检索用户兴趣的推荐算法解决方案。TDM基于树结构，提出了一套对用户兴趣度量进行层次化建模与检索的方法论，使得系统能直接利高级深度学习模型在全库范围内检索用户兴趣。其基本原理是使用树结构对全库item进行索引，然后训练深度模型以支持树上的逐层检索，从而将大规模推荐中全库检索的复杂度由O(n)（n为所有item的量级）下降至O(log n)。
+
+### 核心问题
+
+1. 如何构建树结构？
+2. 如何基于树结构做深度学习模型的训练？
+3. 如何基于树及模型进行高效检索？
+
+### PaddlePaddle的TDM方案
+
+1. 树结构的数据，来源于各个业务的实际场景，构造方式各有不同，paddle-TDM一期暂不提供统一的树的构造流程，但会统一树构造好之后，输入paddle网络的数据组织形式。业务方可以使用任意工具构造自己的树，生成指定的数据格式，参与tdm网络训练。
+2. 网络训练中，有三个核心问题:
+   
+   - 如何组网？答：paddle封装了大量的深度学习OP，用户可以根据需求设计自己的网络结构。
+   - 训练数据如何组织？答：tdm的训练数据主要为：`user/query emb` 加 `item`的正样本，`item`需要映射到树的某个叶子节点。用户只需准备符合该构成的数据即可。负样本的生成，会基于用户提供的树结构，以及paddle提供的`tdm-sampler op`完成高效的负采样，并自动添加相应的label，参与tdm中深度学习模型的训练。
+   - 大规模的数据与模型训练如何实现？答：基于paddle优秀的大规模参数服务器分布式能力，可以实现高效的分布式训练。基于paddle-fleet api，学习门槛极低，且可以灵活的支持增量训练，流式训练等业务需求。
+3. 训练好模型后，可以基于paddle，将检索与打分等流程都融入paddle的组网中，生成inference_model与参数文件，基于PaddlePaddle的预测库或者PaddleLite进行快速部署与高效检索。
+
+#
\ No newline at end of file

models/treebased/tdm/README.md

+# Paddle-TDM-DEMO
+
+本代码仅作tdm组网示例，使用fake数据集，用于快速调研paddle-tdm。
+
+
+## 树结构的准备
+### 名词概念
+
+为防止概念混淆，让我们明确tdm中名词的概念：
+
+<p align="center">
+<img align="center" src="img/demo_tree.png">
+<p>
+
+- **item**：具有实际物理含义，是我们希望通过tdm检索最后得到的结果，如一个商品，一篇文章，一个关键词等等，在tdm模型中，item位于树的叶子节点。item有其自身的ID，我们姑且称之为 `item_id`。
+- **节点(node)**：tdm树的任意节点。我们完成聚类后，会生成一颗树，树的叶子节点对应着item。而非叶子节点，则是一种类别上的概括，从大方向的兴趣，不断细分到小方向的兴趣。我们希望这棵树的结构满足最大堆树的性质。同样，节点也有其自身的ID，我们称之为node_id。如上图，最左下方的节点，它的node_id是14，而对应的item_id是0.
+- **Node-Embedding**：注意，此处的Embedding，并非我们已有的item-embedding，而是构建完成的树的节点对应的Embedding，由item-embedding通过规则生成，是我们的网络主要训练的目标。ID范围为所有0->节点数-1。我们同时也需准备一个映射表，来告诉模型，item_id到node_id的映射关系。
+- **Travel**：是指叶子节点从root开始直到其自身的遍历路径，如上图，14号节点的Travel：0->1->3->7->14
+- **Layer**：指树的层，如上图，共有4层。
+  
+> Paddle-TDM在训练时，不会改动树的结构，只会改动Node-Embedding。
+
+
+### 树的准备流程
+
+让我们以上图给出的简单树结构为例，来介绍TDM的模型准备流程。假设我们已经完成了树的聚类，并得到了如上图所示的树结构：
+
+- 问题一：叶子节点的Embedding值是多少？答：叶子节点的node-embedding与对应的item的embedding值一致
+- 问题二：非叶子节点的Embedding值是多少？答：非叶子节点的Embedding值初始化目前有两种方案：1、随机初始化。2、使用其子节点的emb均值。
+- 问题三：树一定要求二叉树吗？答：没有这样的硬性要求。
+- 问题四：若有item不在最后一层，树不平衡怎么办？答：树尽量平衡，不在最后一层也没有关系，我们可以通过其他方式让网络正常训练。
+- 问题五：是每个用户都有一棵树，还是所有用户共享一颗树？答：只有一棵树，通过每一层的模型牵引节点的emb，使其尽量满足最大堆性质。
+
+完成以上步骤，我们已经得到了树的结构，与每个节点的全部信息，现在让我们将其转换为Paddle-TDM训练所需的格式。我们需要产出四个数据：
+#### Layer_list
+
+记录了每一层都有哪些节点。训练用
+```bash
+# Layer list
+1,2
+3,4,5,6
+7,8,9,10,11,12,13
+14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25
+```
+#### Travel_list
+
+记录每个叶子节点的Travel路径。训练用
+```bash
+# Travel list
+1,3,7,14
+1,3,7,15
+1,3,8,16
+...
+2,5,12,25
+2,6,13,0
+```
+
+#### Tree_Info
+
+记录了每个节点的信息，主要为：是否是item/item_id，所在层级，父节点，子节点。检索用
+```bash
+# Tree info
+0,0,0,1,2
+0,1,0,3,4
+0,1,0,5,6
+0,2,1,7,8
+...
+10,4,12,0,0
+11,4,12,0,0
+```
+
+#### Tree_Embedding
+
+记录所有节点的Embedding表，格式如正常表。训练及检索用
+
+以上数据设计的初衷是为了高效，在paddle网络中以Tensor的形式参与训练，运行时，不再需要进行频繁的树的结构的遍历，直接根据已有信息进行快速查找与训练。以上数据可以明文保存，但最终都需要转成ndarray，参与网络的初始化。
+结合示例树，数据可以组织如右，下面介绍一些细节：
+
+- Layer list从第2（index=1）层开始即可，因为0号节点不参与训练也不参与检索；
+- Travel list的按照item_id的顺序组织，如第一行对应着item_id=0的遍历信息，同样，也不需要包含0号节点；
+- Travel_list每行的长度必须相等，遇到不在最后一层的item，需要padding 0 直至长度和其他item一致；
+- Tree_info包含了0号节点的信息，主要考量是，当我们拿到node_id查找其信息时，可以根据id在该数据中寻找第id行；
+- Tree_info各列的含义是：itme_id（若无则为0），层级Layer，父节点node_id（无则为0），子节点node_id（若无则为0，若子节点数量不满，则需要paddding 0）
+
+## 数据准备
+如前所述，若我们关心的是输入一个user emb，得到他所感兴趣的item id，那我们就准备user_emb + 正样本item的格式的数据，负采样会通过paddle的tdm_sampler op得到。数据的准备不涉及树的结构，因而可以快速复用其他任务的训练数据来验证TDM效果。
+
+```bash
+# emb(float) \t item_id (int)
+-0.9480544328689575 0.8702829480171204 -0.5691063404083252 ...... -0.04391402751207352 -0.5352795124053955 -0.9972627758979797 0.9397293329238892   4690780
+```
+
+## TDM网络设计
+假设输入数据是 Emb + item_id，下面让我们开始介绍一个最简单的网络设计。
+
+<p align="center">
+<img align="center" src="img/demo_network.png">
+<p>
+
+上图给出了一个非常简单的TDM示例网络，没有添加任何复杂的逻辑，纯用DNN实现。
+TDM的组网，宏观上，可以概括为三个部分
+- 第一部分，输入侧的组网，如果想要对user/query进行一些预处理，或者添加Attention结构，通常都是在这一层次实现。
+- 第二部分，每层的输入与节点信息交互的组网，这一部分是将user/query的信息与node信息结合，在树的不同层下，进行不同粒度兴趣的学习。通常而言，第一部分与第二部分具有紧密的联系，可以统一为一个部分。
+- 第三部分，最终的判别组网，将每层交互得到的信息进行最终的概率判决。但这一层也不是必须的，并不要求所有层的信息都经过一个统一的分类器，可以各层拥有独立的概率判决器。为了逻辑划分更加清晰，我们在示例中添加了这个层次的组网，方便您更加直观的理解tdm网络。
+再次强调，该示例组网仅为展示tdm的基本运行逻辑，请基于这个框架，升级改进您自己的网络。
+
+## TDM组网细节
+
+### 训练组网
+
+训练组网中需要重点关注五个部分：
+1. 网络输入的定义
+2. 网络中输入侧的处理逻辑
+3. node的负采样组网
+4. input与node的交互网络
+5. 判别及loss计算组网
+
+
+#### 输入的定义
+
+首先简要介绍输入的定义：
+
+**demo模型，假设输入为两个元素：**
+> 一、user/query的emb表示，该emb应该来源于特征的组合在某个空间的映射（比如若干特征取emb后concat到一起），或其他预训练模型的处理结果（比如将明文query通过nlp预处理得到emb表示）
+    
+> 二、item的正样本，是发生了实际点击/购买/浏览等行为的item_id，与输入的user/query emb强相关，是我们之后通过预测想得到的结果。
+
+在paddle组网中，我们这样定义上面两个变量：
+```python
+def input_data(self):
+    """
+    指定tdm训练网络的输入变量
+    """
+    input_emb = fluid.data(
+        name="input_emb",
+        shape=[None, self.input_embed_size],
+        dtype="float32",
+    )
+
+    item_label = fluid.data(
+        name="item_label",
+        shape=[None, 1],
+        dtype="int64",
+    )
+
+    inputs = [input_emb] + [item_label]
+    return inputs
+```
+
+#### 输入侧的组网
+
+**输入侧组网由FC层组成**
+> 一、`input_fc`，主要功能是input_emb维度的压缩，只需一个fc即可。
+
+> 二、`layer_fc`，主要功能是将input_emb映射到不同的兴趣层空间，和当层的node学习兴趣关系。有多少层，就添加多少个fc。
+
+<p align="center">
+<img align="center" src="img/input-net.png">
+<p>
+
+在paddle组网中，我们这样快速实现输入侧组网：
+```python
+def input_trans_layer(self, input_emb):
+    """
+    输入侧训练组网
+    """
+    # 将input压缩到与node相同的维度
+    input_fc_out = fluid.layers.fc(
+        input=input_emb,
+        size=self.node_emb_size,
+        act=None,
+        param_attr=fluid.ParamAttr(name="trans.input_fc.weight"),
+        bias_attr=fluid.ParamAttr(name="trans.input_fc.bias"),
+    )
+
+    # 将input_emb映射到各个不同层次的向量表示空间
+    input_layer_fc_out = [
+        fluid.layers.fc(
+            input=input_fc_out,
+            size=self.node_emb_size,
+            act="tanh",
+            param_attr=fluid.ParamAttr(
+                name="trans.layer_fc.weight." + str(i)),
+            bias_attr=fluid.ParamAttr(name="trans.layer_fc.bias."+str(i)),
+        ) for i in range(self.max_layers)
+    ]
+
+    return input_layer_fc_out
+```
+
+#### node的负采样组网
+**tdm 负采样的核心是tdm_sampler OP**
+
+tdm_sampler的运行逻辑如下：
+
+1. 输入item_id，读travel_list，查表，得到该item_id对应的遍历路径（从靠近根节点的第一层一直往下直到存放该item的node）
+2. 读layer_list，查表，得到每层都有哪些node
+3. 循环：i = 0, 从第i层开始进行负采样
+    - 在item遍历路径上的node视为正样本，`positive_node_id`由`travel_list[item_id][i]`给出，其他同层的兄弟节点视为负样本，该层节点列表由`layer_list[i]`给出，如果`positive_node_id`不在`layer_list[i]`中，会提示错误。
+
+    - 在兄弟节点中进行随机采样，采样N个node，N由`neg_sampling_list[i]`的值决定，如果该值大于兄弟节点的数量，会提示错误。 采样结果不会重复，且不会采样到正样本。
+    
+    - 如果`output_positive=True`，则会同时输出正负样本，否则只输出负采样的结果
+    
+    - 生成该层`label`，shape与采样结果一致，正样本对应的label=1，负样本的label=0
+
+    - 生成该层`mask`，如果树是不平衡的，则有些item不会位于树的最后一层，所以遍历路径的实际长度会比其他item少，为了tensor维度一致，travel_list中padding了0。当遇到了padding的0时，tdm_sampler也会输出正常维度的采样结果，采样结果与label都为0。为了区分这部分虚拟的采样结果与真实采样结果，会给虚拟采样结果额外设置mask=0，如果是真实采样结果mask=1
+    - i += 1, 若i > layer_nums, break
+4. 对输出的采样结果、label、mask进行整理：
+   - 如果`output_list=False`，则会输出三个tensor(samping_result, label, mask)，shape形如`[batch_size, all_layer_sampling_nums, 1]`；
+   - 若`output_list=True`，则会输出三个`list[tensor,...,tensor]`，`sampling_result_list/label_list/mask_list`，`len(list)`等于层数，将采样结果按照分属哪一层进行拆分，每个tensor的shape形如`[batch_size, layer_i_sampling_nums,1]`
+
+```python
+# 根据输入的item的正样本在给定的树上进行负采样
+# sample_nodes 是采样的node_id的结果，包含正负样本
+# sample_label 是采样的node_id对应的正负标签
+# sample_mask 是为了保持tensor维度一致，padding部分的标签，若为0，则是padding的虚拟node_id
+sample_nodes, sample_label, sample_mask = fluid.contrib.layers.tdm_sampler(
+    x=item_label,
+    neg_samples_num_list=self.neg_sampling_list,
+    layer_node_num_list=self.layer_node_num_list,
+    leaf_node_num=self.leaf_node_num,
+    tree_travel_attr=fluid.ParamAttr(name="TDM_Tree_Travel"),
+    tree_layer_attr=fluid.ParamAttr(name="TDM_Tree_Layer"),
+    output_positive=self.output_positive,
+    output_list=True,
+    seed=0,
+    tree_dtype='int64',
+    dtype='int64'
+)
+
+# 查表得到每个节点的Embedding
+sample_nodes_emb = [
+    fluid.embedding(
+        input=sample_nodes[i],
+        is_sparse=True,
+        size=[self.node_nums, self.node_emb_size],
+        param_attr=fluid.ParamAttr(
+            name="TDM_Tree_Emb")
+    ) for i in range(self.max_layers)
+]
+
+# 此处进行reshape是为了之后层次化的分类器训练
+sample_nodes_emb = [
+    fluid.layers.reshape(sample_nodes_emb[i],
+                            [-1, self.neg_sampling_list[i] +
+                                self.output_positive, self.node_emb_size]
+                            ) for i in range(self.max_layers)
+]
+
+```
+
+#### input与node的交互网络
+**交互网络由FC层组成**
+
+主要包含两个流程：
+> 一、将输入进行维度上的`expand`，与采样得到的noed数量一致（当然也可以使用其他`broadcast`的网络结构）
+
+> 二、input_emb与node_emb进行`concat`，过FC，计算兴趣上的匹配关系
+
+<p align="center">
+<img align="center" src="img/dnn-net.png">
+<p>
+
+在paddle的组网中，我们这样实现这一部分的逻辑：
+
+```python
+def _expand_layer(self, input_layer, node, layer_idx):
+    # 扩展input的输入，使数量与node一致，
+    # 也可以以其他broadcast的操作进行代替
+    # 同时兼容了训练组网与预测组网
+    input_layer_unsequeeze = fluid.layers.unsqueeze(
+        input=input_layer, axes=[1])
+    if self.is_test:
+        input_layer_expand = fluid.layers.expand(
+            input_layer_unsequeeze, expand_times=[1, node.shape[1], 1])
+    else:
+        input_layer_expand = fluid.layers.expand(
+            input_layer_unsequeeze, expand_times=[1, node[layer_idx].shape[1], 1])
+    return input_layer_expand
+
+def classifier_layer(self, input, node):
+    # 扩展input，使维度与node匹配
+    input_expand = [
+        self._expand_layer(input[i], node, i) for i in range(self.max_layers)
+    ]
+
+    # 将input_emb与node_emb concat到一起过分类器FC
+    input_node_concat = [
+        fluid.layers.concat(
+            input=[input_expand[i], node[i]],
+            axis=2) for i in range(self.max_layers)
+    ]
+
+    hidden_states_fc = [
+        fluid.layers.fc(
+            input=input_node_concat[i],
+            size=self.node_emb_size,
+            num_flatten_dims=2,
+            act="tanh",
+            param_attr=fluid.ParamAttr(
+                name="cls.concat_fc.weight."+str(i)),
+            bias_attr=fluid.ParamAttr(name="cls.concat_fc.bias."+str(i))
+        ) for i in range(self.max_layers)
+    ]
+
+    # 如果将所有层次的node放到一起计算loss，则需要在此处concat
+    # 将分类器结果以batch为准绳concat到一起，而不是layer
+    # 维度形如[batch_size, total_node_num, node_emb_size]
+    hidden_states_concat = fluid.layers.concat(hidden_states_fc, axis=1)
+    return hidden_states_concat
+```
+
+#### 判别及loss计算组网
+
+最终的判别组网会将所有层的输出打平放到一起，过`tdm.cls_fc`，再过`softmax_with_cross_entropy`层，计算cost，同时得到softmax的中间结果，计算acc或者auc。
+
+```python
+tdm_fc = fluid.layers.fc(input=layer_classifier_res,
+                            size=self.label_nums,
+                            act=None,
+                            num_flatten_dims=2,
+                            param_attr=fluid.ParamAttr(
+                                name="tdm.cls_fc.weight"),
+                            bias_attr=fluid.ParamAttr(name="tdm.cls_fc.bias"))
+
+# 将loss打平，放到一起计算整体网络的loss
+tdm_fc_re = fluid.layers.reshape(tdm_fc, [-1, 2])
+
+# 若想对各个层次的loss辅以不同的权重，则在此处无需concat
+# 支持各个层次分别计算loss，再乘相应的权重
+sample_label = fluid.layers.concat(sample_label, axis=1)
+sample_label.stop_gradient = True
+labels_reshape = fluid.layers.reshape(sample_label, [-1, 1])
+
+# 计算整体的loss并得到softmax的输出
+cost, softmax_prob = fluid.layers.softmax_with_cross_entropy(
+    logits=tdm_fc_re, label=labels_reshape, return_softmax=True)
+
+# 通过mask过滤掉虚拟节点的loss
+sample_mask = fluid.layers.concat(sample_mask, axis=1)
+sample_mask.stop_gradient = True
+mask_reshape = fluid.layers.reshape(sample_mask, [-1, 1])
+
+mask_index = fluid.layers.where(mask_reshape != 0)
+mask_cost = fluid.layers.gather_nd(cost, mask_index)
+
+# 计算该batch的均值loss，同时计算acc, 亦可在这里计算auc
+avg_cost = fluid.layers.reduce_mean(mask_cost)
+acc = fluid.layers.accuracy(input=softmax_prob, label=labels_reshape)
+```
+
+### 预测组网
+
+预测的整体流程类似于beamsearch。预测组网中需要重点关注三个部分：
+1. 网络输入的定义，及初始检索层的确定
+2. 串行的通过各层分类器的流程
+3. 每层选出topK及最终选出topK的方法
+
+#### 网络输入
+
+首先考虑这样一个问题，假设树是一颗十层的完全二叉树，我们要取topK=1024的召回结果，那么我们需不需要从树的第一层开始逐层计算fc与topK？答案显然是否定的，我们只需要计算最后一层的1024个节点即可。在开发的实验中，我们得到的结论是，tdm检索时，计算复杂度并不高，时间耗费中OP的调度占据了主要矛盾，通过模型裁剪，树剪枝，模型量化等都可以加快预测速度。
+
+因此infer组网中首先考虑了跳层与剪枝的实现：我们定义了三个变量，`input_emb`,`first_layer_node`,`first_layer_node_mask`作为网络的输入。
+- `input_emb`：预测时输入的user/query向量。
+- `first_layer_node`：检索时的起始node_id，是变长类型。这样设置的好处是：1、可以输入某一层所有节点node_id，从而在某一层开始进行检索。2、也可以设置为特定node_id，从指定的树分枝开始检索。输入的node_id应该位于同一层。
+- `first_layer_node_mask`：维度与`first_layer_node`相同，值一一对应。若node是叶子节点，则mask=1，否则设置mask=0。
+
+在demo网络中，我们设置为从某一层的所有节点开始进行检索。paddle组网对输入定义的实现如下：
+```python
+def input_data(self):
+    input_emb = fluid.layers.data(
+        name="input_emb",
+        shape=[self.input_embed_size],
+        dtype="float32",
+    )
+
+    # first_layer 与 first_layer_mask 对应着infer起始的节点
+    first_layer = fluid.layers.data(
+        name="first_layer_node",
+        shape=[1],
+        dtype="int64",
+        lod_level=1, #支持变长
+    )
+
+    first_layer_mask = fluid.layers.data(
+        name="first_layer_node_mask",
+        shape=[1],
+        dtype="int64",
+        lod_level=1,
+    )
+
+    inputs = [input_emb] + [first_layer] + [first_layer_mask]
+    return inputs
+```
+
+确定起始层的方式比较简单，比较topK的大小与当层节点数，选取第一个节点数大于等于topK的层作为起始层，取它的节点作为起始节点。代码如下：
+```python
+def create_first_layer(self, args):
+    """decide which layer to start infer"""
+    first_layer_id = 0
+    for idx, layer_node in args.layer_node_num_list:
+        if layer_node >= self.topK:
+            first_layer_id = idx
+            break
+    first_layer_node = self.layer_list[first_layer_id]
+    self.first_layer_idx = first_layer_id
+    return first_layer_node
+```
+
+#### 通过各层分类器的流程
+
+tdm的检索逻辑类似beamsearch，简单来说：在每一层计算打分，得到topK的节点，将这些节点的孩子节点作为下一层的输入，如此循环，得到最终的topK。但仍然有一些需要注意的细节，下面将详细介绍。
+
+- 问题一：怎么处理`input_emb`？
+  
+  - input_emb过`input_fc`，检索中，只需过一次即可:
+  ```python
+  nput_trans_emb = self.input_trans_net.input_fc_infer(input_emb)
+  ```
+  - 在通过每一层的分类器之前，过`layer_fc`，指定`layer_idx`，加载对应层的分类器，将输入映射到不同的兴趣粒度空间
+  ```python
+  input_fc_out = self.input_trans_net.layer_fc_infer(
+                input_trans_emb, layer_idx)
+  ```
+
+- 问题二：怎样实现beamsearch？
+
+    我们通过在每一层计算打分，计算topK并拿到对应的孩子节点，for循环这个过程实现beamsearch。
+    ```python
+    for layer_idx in range(self.first_layer_idx, self.max_layers):
+        # 确定当前层的需要计算的节点数
+        if layer_idx == self.first_layer_idx:
+            current_layer_node_num = len(self.first_layer_node)
+        else:
+            current_layer_node_num = current_layer_node.shape[1] * \
+                current_layer_node.shape[2]
+
+        current_layer_node = fluid.layers.reshape(
+            current_layer_node, [self.batch_size, current_layer_node_num])
+        current_layer_child_mask = fluid.layers.reshape(
+            current_layer_child_mask, [self.batch_size, current_layer_node_num])
+
+        # 查当前层node的emb
+        node_emb = fluid.embedding(
+            input=current_layer_node,
+            size=[self.node_nums, self.node_embed_size],
+            param_attr=fluid.ParamAttr(name="TDM_Tree_Emb"))
+
+        input_fc_out = self.input_trans_net.layer_fc_infer(
+            input_trans_emb, layer_idx)
+
+        # 过每一层的分类器
+        layer_classifier_res = self.layer_classifier.classifier_layer_infer(input_fc_out, node_emb, layer_idx)
+
+        # 过最终的判别分类器
+        tdm_fc = fluid.layers.fc(input=layer_classifier_res,
+                                    size=self.label_nums,
+                                    act=None,
+                                    num_flatten_dims=2,
+                                    param_attr=fluid.ParamAttr(
+                                        name="tdm.cls_fc.weight"),
+                                    bias_attr=fluid.ParamAttr(name="tdm.cls_fc.bias"))
+
+        prob = fluid.layers.softmax(tdm_fc)
+        positive_prob = fluid.layers.slice(
+            prob, axes=[2], starts=[1], ends=[2])
+        prob_re = fluid.layers.reshape(
+            positive_prob, [self.batch_size, current_layer_node_num])
+
+        # 过滤掉padding产生的无效节点（node_id=0）
+        node_zero_mask = fluid.layers.cast(current_layer_node, 'bool')
+        node_zero_mask = fluid.layers.cast(node_zero_mask, 'float')
+        prob_re = prob_re * node_zero_mask
+
+        # 在当前层的分类结果中取topK，并将对应的score及node_id保存下来
+        k = self.topK
+        if current_layer_node_num < self.topK:
+            k = current_layer_node_num
+        _, topk_i = fluid.layers.topk(prob_re, k)
+
+        # index_sample op根据下标索引tensor对应位置的值
+        # 若paddle版本>2.0，调用方式为paddle.index_sample
+        top_node = fluid.contrib.layers.index_sample(
+            current_layer_node, topk_i)
+        prob_re_mask = prob_re * current_layer_child_mask  # 过滤掉非叶子节点
+        topk_value = fluid.contrib.layers.index_sample(
+            prob_re_mask, topk_i)
+        node_score.append(topk_value)
+        node_list.append(top_node)
+
+        # 取当前层topK结果的孩子节点，作为下一层的输入
+        if layer_idx < self.max_layers - 1:
+            # tdm_child op 根据输入返回其 child 及 child_mask
+            # 若child是叶子节点，则child_mask=1，否则为0
+            current_layer_node, current_layer_child_mask = \
+                fluid.contrib.layers.tdm_child(x=top_node,
+                                            node_nums=self.node_nums,
+                                            child_nums=self.child_nums,
+                                            param_attr=fluid.ParamAttr(
+                                                    name="TDM_Tree_Info"),
+                                            dtype='int64')
+    ```
+
+- 问题三：怎样得到最终的topK个叶子节点？
+
+    在过每层分类器的过程中，我们保存了每层的topk节点，并将非叶子节点的打分置为了0，保存在`node_score`与`node_list`中。显然，我们需要召回的是topk个叶子节点，对所有层的叶子节点打分再计算一次topk，拿到结果。
+
+    ```python
+    total_node_score = fluid.layers.concat(node_score, axis=1)
+    total_node = fluid.layers.concat(node_list, axis=1)
+
+    # 考虑到树可能是不平衡的，计算所有层的叶子节点的topK
+    res_score, res_i = fluid.layers.topk(total_node_score, self.topK)
+    res_layer_node = fluid.contrib.layers.index_sample(total_node, res_i)
+    res_node = fluid.layers.reshape(res_layer_node, [-1, self.topK, 1])
+    ```
+
+- 问题四：现在拿到的是node_id，怎么转成item_id？
+
+    如果有额外的映射表，可以将node_id转为item_id，但也有更方便的方法。在生成`tree_info`时，我们保存了每个node_id相应的item_id信息，直接使用它，将node_id对应的tree_info行的数据的第零维的item_id切出来。
+
+    ```python
+    # 利用Tree_info信息，将node_id转换为item_id
+    tree_info = fluid.default_main_program().global_block().var("TDM_Tree_Info")
+    res_node_emb = fluid.layers.gather_nd(tree_info, res_node)
+
+    res_item = fluid.layers.slice(
+        res_node_emb, axes=[2], starts=[0], ends=[1])
+    res_item_re = fluid.layers.reshape(res_item, [-1, self.topK])
+    ```
+以上，我们便完成了训练及预测组网的全部部分。

models/recall/tdm/config.yaml → models/treebased/tdm/config.yaml

@@ -18,7 +18,7 @@ train:
     strategy: "async"
 
   epochs: 2
-  workspace: "paddlerec.models.recall.tdm"
+  workspace: "paddlerec.models.treebased.tdm"
 
   reader:
     batch_size: 32

readme.md

+
 <p align="center">
 <img align="center" src="doc/imgs/logo.png">
 <p>
@@ -70,7 +71,7 @@
 
 ### 启动内置模型的默认配置
 
-目前框架内置了多个模型，简单的命令即可使用内置模型开始单机训练和本地1*1模拟训练，我们以`ctr-dnn`为例介绍PaddleRec的简单使用。
+目前框架内置了多个模型，简单的命令即可使用内置模型开始单机训练和本地1*1模拟训练，我们以`dnn`为例介绍PaddleRec的简单使用。
 
 <h3 align="center">单机训练</h3>
 
@@ -100,7 +101,7 @@ python -m paddlerec.run -m paddlerec.models.rank.dnn -e cluster
 
 若您复用内置模型，对**yaml**配置文件进行了修改，如更改超参，重新配置数据后，可以直接使用paddlerec运行该yaml文件。
 
-例如在paddlerec代码目录下，修改了dnn模型`config.yaml`的配置后，运行`ctr-dnn`模型：
+我们以dnn模型为例，在paddlerec代码目录下，修改了dnn模型`config.yaml`的配置后，运行`dnn`模型：
 ```bash
 python -m paddlerec.run -m ./models/rank/dnn/config.yaml -e single
 ```
@@ -109,37 +110,45 @@ python -m paddlerec.run -m ./models/rank/dnn/config.yaml -e single
 <h2 align="center">支持模型列表</h2>
 
 
-|   方向   |                                      模型                                      | 单机CPU训练 | 单机GPU训练 | 分布式CPU训练 | 分布式GPU训练 |
-| :------: | :----------------------------------------------------------------------------: | :---------: | :---------: | :-----------: | :-----------: |
-| 内容理解 | [Text-Classifcation](models/contentunderstanding/text_classification/model.py) |      ✓      |      x      |       ✓       |       x       |
-| 内容理解 |           [TagSpace](models/contentunderstanding/tagspace/model.py)            |      ✓      |      x      |       ✓       |       x       |
-|   召回   |                  [Word2Vec](models/recall/word2vec/model.py)                   |      ✓      |      x      |       ✓       |       x       |
-|   召回   |                       [TDM](models/recall/tdm/model.py)                        |      ✓      |      x      |       ✓       |       x       |
-|   召回   |                       [SSR](models/recall/ssr/model.py)                        |      ✓      |      ✓      |       ✓       |       x       |
-|   召回   |                   [Gru4Rec](models/recall/gru4rec/model.py)                    |      ✓      |      ✓      |       ✓       |       x       |
-|   排序   |                      [CTR-Dnn](models/rank/dnn/model.py)                       |      ✓      |      x      |       ✓       |       x       |
-|   排序   |                     [DeepFm](models/rank/deepfm/model.py)                      |      ✓      |      x      |       ✓       |       x       |
-|   排序   |                    [xDeepFm](models/rank/xdeepfm/model.py)                     |      ✓      |      x      |       ✓       |       x       |
-|   排序   |                        [DIN](models/rank/din/model.py)                         |      ✓      |      x      |       ✓       |       x       |
-|   排序   |                  [Wide&Deep](models/rank/wide_deep/model.py)                   |      ✓      |      x      |       ✓       |       x       |
-|  多任务  |                     [ESMM](models/multitask/essm/model.py)                     |      ✓      |      ✓      |       ✓       |       x       |
-|  多任务  |                     [MMOE](models/multitask/mmoe/model.py)                     |      ✓      |      ✓      |       ✓       |       x       |
-|   排序   |             [ShareBottom](models/multitask/share-bottom/model.py)              |      ✓      |      ✓      |       ✓       |       x       |
-|   匹配   |                       [DSSM](models/match/dssm/model.py)                       |      ✓      |      x      |       ✓       |       x       |
-|   匹配   |                [Simnet](models/match/multiview-simnet/model.py)                |      ✓      |      x      |       ✓       |       x       |
+|   方向   |                                      模型                                      | 单机CPU训练 | 单机GPU训练 | 分布式CPU训练 |
+| :------: | :----------------------------------------------------------------------------: | :---------: | :---------: | :-----------: |
+| 内容理解 | [Text-Classifcation](models/contentunderstanding/text_classification/model.py) |      ✓      |      x      |       ✓       |
+| 内容理解 |           [TagSpace](models/contentunderstanding/tagspace/model.py)            |      ✓      |      x      |       ✓       |
+|   召回   |                      [TDM](models/treebased/tdm/model.py)                      |      ✓      |      x      |       ✓       |
+|   召回   |                  [Word2Vec](models/recall/word2vec/model.py)                   |      ✓      |      x      |       ✓       |
+|   召回   |                       [SSR](models/recall/ssr/model.py)                        |      ✓      |      ✓      |       ✓       |
+|   召回   |                   [Gru4Rec](models/recall/gru4rec/model.py)                    |      ✓      |      ✓      |       ✓       |
+|   排序   |                        [Dnn](models/rank/dnn/model.py)                         |      ✓      |      x      |       ✓       |
+|   排序   |                     [DeepFM](models/rank/deepfm/model.py)                      |      ✓      |      x      |       ✓       |
+|   排序   |                    [xDeepFM](models/rank/xdeepfm/model.py)                     |      ✓      |      x      |       ✓       |
+|   排序   |                        [DIN](models/rank/din/model.py)                         |      ✓      |      x      |       ✓       |
+|   排序   |                  [Wide&Deep](models/rank/wide_deep/model.py)                   |      ✓      |      x      |       ✓       |
+|  多任务  |                     [ESMM](models/multitask/esmm/model.py)                     |      ✓      |      ✓      |       ✓       |
+|  多任务  |                     [MMOE](models/multitask/mmoe/model.py)                     |      ✓      |      ✓      |       ✓       |
+|  多任务  |             [ShareBottom](models/multitask/share-bottom/model.py)              |      ✓      |      ✓      |       ✓       |
+|   匹配   |                       [DSSM](models/match/dssm/model.py)                       |      ✓      |      x      |       ✓       |
+|   匹配   |           [MultiView-Simnet](models/match/multiview-simnet/model.py)           |      ✓      |      x      |       ✓       |
 
 
 
 <h2 align="center">文档</h2>
 
+### 背景介绍
+* [推荐系统](doc/rec_background.md)
+* [分布式-参数服务器](doc/ps_background.md)
+
 ### 新手教程
-* [推荐系统背景介绍](doc/rec_background.md)
-* [分布式-参数服务器背景介绍](doc/ps_background.md)
+* [环境要求](#环境要求)
+* [安装命令](#安装命令)
+* [快速开始](#启动内置模型的默认配置)
 
 ### 进阶教程
 * [自定义数据集及Reader](doc/custom_dataset_reader.md)
 * [分布式训练](doc/distributed_train.md)
 
+### 开发者教程
+* [PaddleRec设计文档](doc/design.md)
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 ### 关于PaddleRec性能
 * [Benchmark](doc/benchmark.md)