News: 正在进行第二次与datawhale合作的开课项目,内容更加丰富,讲解更加深入,将带领你亲手打造一个深度学习推理框架。关注我的B站空间,获取最新视频更新。
跟随本项目,从零开始自制深度学习推理框架,你将有以下收获:
- 学习一个深度学习框架背后的知识,掌握现代C++项目的写法,调试技巧和工程经验;
- 如何设计、编写一个计算图;
- 实现常见的算子,卷积算子、池化算子、全连接算子等;
- 在3的基础上,学会常见的优化手段加速算子的执行;
- 最后你将获得一个属于自己的推理框架,对面试和知识进阶大有裨益。
Demo直接使用yolov5-s的预训练权重(coco数据集),使用KuiperInfer推理
https://space.bilibili.com/1822828582
课程大纲请见下方
我在b站上开了一门教学课程,目前是课程的前13次课程。课程大纲如下,主页是: https://space.bilibili.com/1822828582 , 欢迎大家关注支持。进学习群的方式如上图的二维码。
课程节数 | 主要内容 | 进度 | 课程链接 |
---|---|---|---|
第一次课 | 整体框架解读和开发环境配置 | 完成 | https://www.bilibili.com/video/BV1HV4y1A7H8/ |
第二次课 | 张量Tensor类的解析和输入数据的内存排布 | 完成 | https://www.bilibili.com/video/BV1Ed4y1v7Gb/ |
第三次课 | 从CSV文件中初始化张量Tensor一个实例 | 完成 | https://www.bilibili.com/video/BV1Pg411J7V5/ |
第四次课 | 手写第一个算子Relu并完成算子注册工厂类 | 完成 | https://www.bilibili.com/video/BV1bG4y1J7sQ/ |
第五次课 | Im2col的原理和卷积算子的实现 | 完成 | https://www.bilibili.com/video/BV1F841137Ct |
第六次课 | 照猫画虎,完成MaxPooling算子 | 完成 | https://www.bilibili.com/video/BV1m3411S7yy |
第七次课 | 图结构(PNNX)讲解和计算图初步 | 完成 | https://www.bilibili.com/video/BV1VW4y1V7vp |
第八次课 | 读取PNNX并构建自己的计算图 | 完成 | https://www.bilibili.com/video/BV1HY4y1Z7S3 |
第九次课 | 卷积算子的实现和im2col加速计算的原理 | 完成 | https://www.bilibili.com/video/BV1F841137Ct |
第十次课 | 再探Tensor类,构建计算图的图关系以及对算子的输入输出预分配 | 完成 | https://www.bilibili.com/video/BV1M54y1K7AG |
第十一次课 | 算子的执行流程 | 完成 | https://www.bilibili.com/video/BV1wY411C7Kv |
第十二次课 | 用我们自制的推理框架完成ResNet网络的推理和图片的分类 | 完成 | https://www.bilibili.com/video/BV1jD4y1M772 |
第十三次课 | 用自制的推理框架支持Yolov5模型的推理 | 完成 | https://www.bilibili.com/video/BV1xs4y1J7t2 |
感谢以下同学对Kuiperinfer的付出
- 提交代码增加新功能或修改bug;
- 提出特别有用的建议;
- 完善文档或增加单元测试。
-
本项目相当于课程的上游或者预研项目
-
这里的每一个功能都有可能成为视频课程中的知识点,无论是我开发的还是其他同学完善的。
- 开发语言:C++ 17
- 数学库:Armadillo + OpenBlas(或者更快的Intel MKL)
- 加速库:OpenMP
- 单元测试:Google Test
- 性能测试:Google Benchmark
- docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/hellofss/kuiperinfer:latest
- sudo docker run -t -i registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/hellofss/kuiperinfer:latest /bin/bash
- cd code
- git clone --recursive https://github.com/zjhellofss/KuiperInfer.git
- cd KuiperInfer
- git checkout -b 你的新分支 study_version_0.02 (如果想抄本项目的代码,请使用这一步切换到study tag)
- mkdir build
- cd build
- cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -DDEVELOPMENT=OFF ..
- make -j16
Tips:
- 如果需要对KuiperInfer进行开发,请使用 git clone --recursive https://github.com/zjhellofss/KuiperInfer.git 同时下载子文件夹tmp, 并在cmake文件中设置
$DEVELOPMENT
或者指定-DDEVELOPMENT=ON
- 如果国内网速卡顿,请使用 git clone https://gitee.com/fssssss/KuiperInferGitee.git
- 如果想获得更快地运行体验,请在本机重新编译openblas或apt install intel-mkl
- git clone --recursive https://github.com/zjhellofss/KuiperInfer.git
- git checkout -b 你的新分支 study_version_0.01 (如果想抄本项目的代码,请使用这一步切换到study tag)
- 安装必要环境(openblas推荐编译安装,可以获得更快的运行速度,或者使用apt install intel-mkl替代openblas)
apt install cmake, openblas-devel, lapack-devel, arpack-devel, SuperLU-devel
- 下载并编译armadillo https://arma.sourceforge.net/download.html
- 编译安装glog\google test\google benchmark
- 余下步骤和上述一致
Tips:
- google benchmark编译过程中,如果遇到关于gtest缺失的报错,可以在google benchmark的cmake中关闭gtest选项
请在demos文件夹下的yolo_test.cpp文件夹中以下代码进行修改
const std::string& image_path = "imgs/car.jpg";
const std::string& param_path = "tmp/yolo/demo/yolov5s_batch8.pnnx.param";
const std::string& bin_path = "tmp/yolo/demo/yolov5s_batch8.pnnx.bin";
-
image_path
指定图像目录,param_path
为模型的参数文件,bin_path
为模型的权重文件,请替换为自己本地的路径。 -
模型定义和权重下载地址如下: https://cowtransfer.com/s/9bc43e0905cb40
-
编译完成后,在项目目录调用
./build/demos/yolo_test
总体理念:逐步优化已经有的算子;有需要的时候再对未实现的算子进行开发
- Convolution
- AdaptivePooling
- MaxPooling
- Expression(抽象语法树)
- Flatten, View(维度展平和变形)
- Sigmoid
- HardSigmoid
- HardSwish
- ReLU
- Linear(矩阵相乘)
- Softmax
- BatchNorm
- Upsample
- SiLU
- Concat
source是源码目录
- data/ 是张量类Tensor的实现和Tensor初始化方法
- layer/ 是算子的实现
- parser/ 是Pnnx表达式的解析类
- runtime/ 是计算图结构,解析和运行时相关
test是单元测试目录,基本做到public方法单元测试权覆盖
bench是google benchmark, 包含对MobilenetV3, Resnet18和yolov5s的性能测试。
15 核心的AMD EPYC 7543(霄龙) 32-Core Processor (Docker 容器,宿主机共有32核心)
gcc (Ubuntu 9.4.0-1ubuntu1~20.04.1) 9.4.0
耗时通过连续五次运行,并以求平均的方式计算
input size | 模型名称 | 计算设备 | 耗时 |
---|---|---|---|
224×224 batch = 8 | MobileNetV3Small | CPU(armadillo + openblas) | 6.76ms / image |
224×224 batch = 8 | ResNet18 | CPU(armadillo + openblas) | 23.53ms / image |
224×224 batch =16 | ResNet18 | CPU(armadillo + openblas) | 13.52ms / image |
640×640 batch = 8 | Yolov5nano | CPU(armadillo + openblas) | 78.37ms / image |
640×640 batch = 8 | Yolov5s | CPU(armadillo + openblas) | 177.54ms / image |
640×640 batch = 16 | Yolov5s | CPU(armadillo + openblas) | 134.57ms / image |
推理框架NCNN,已经在借鉴的代码中保留了NCNN的BSD协议 https://github.com/Tencent/ncnn
优秀的数学库Openblas: https://github.com/xianyi/OpenBLAS
优秀的数学库Armadillo: https://arma.sourceforge.net/docs.html
给予我灵感的Caffe框架: https://github.com/BVLC/caffe