自动调优工具AOE，让你的模型在昇腾平台上高效运行
本文分享自华为云社区《自动调优工具AOE，让你的模型在昇腾平台上高效运行-云社区-华为云》，作者：昇腾CANN 。什么是AOE？
AOE（Ascend Optimization Engine）是一款自动调优工具，目的是为了充分利用有限的硬件资源，满足算子和整网的性能要求。
AOE通过生成调优策略、编译、在运行环境上验证的闭环反馈机制，不断迭代，最终得到最佳的调优策略，从而更充分利用硬件资源，提升网络的性能。
AOE的架构如下。
Application层：调优入口，支持如下。AOE：这里的AOE表示AOE进程，是离线推理场景下的调优入口。TFAdapter（TensorFlow Adapter）：TensorFlow训练场景下的调优入口。PyTorchAdapter（PyTorch Adapter）：PyTorch训练场景下的调优入口。
Tuning层：调优模式，支持以下类型。SGAT（SubGraph Auto Tuning）：子图调优。一张完整的网络，会被拆分成多个子图。针对每一个子图，通过SGAT生成不同的调优策略。SGAT的调优算法通过获取每个迭代的调优策略性能数据，找到最优的调优策略，从而实现对应子图的最优性能。OPAT（Operator Auto Tuning）：算子调优。AOE将一张整图输入给OPAT，OPAT内部进行算子融合，将融合得到的图进行算子粒度切分，针对每一个融合算子子图生成不同的算子调优策略，从而实现最优的算子性能。GDAT（Gradient Auto Tuning）：梯度调优。分布式训练场景下，GDAT通过最大化反向计算与梯度聚合通信并行度，缩短通信拖尾时间，提升集群训练的性能。
Execute层：为执行层，支持编译（Compiler）和在运行环境上运行（Runner）。AOE工作原理
如下以算子调优为例，介绍AOE的工作原理。
1. 将原始开源框架模型传入GE、FE进行图准备（InferShape、算子选择等）及子图拆分。
2. 进入算子编译阶段，根据拆分的子图信息匹配知识库。
若能匹配到知识库：
- 未开启REPEAT_TUNE的场景，直接使用已有知识库中的调优策略编译算子。
- 开启REPEAT_TUNE的场景，通过AOE进行调优。
若调优后的结果优于当前已有的知识库，则会将调优后的结果存入用户自定义知识库，并使用自定义知识库中的调优策略编译算子。
若调优后的结果不优于当前已有的知识库，则不再生成用户自定义知识库，直接使用已有的知识库编译算子。
若未匹配到知识库，则通过AOE进行调优。
- 若调优后的结果优于默认调优策略的性能，会将调优后的结果写入自定义知识库，并使用自定义知识库中的调优策略编译算子。
- 若调优后的结果不优于默认调优策略的性能，不生成自定义知识库，使用默认调优策略编译算子。
3. 推理场景下，编译完成后，生成适配昇腾AI处理器的离线模型文件。训练场景下，编译完成后，生成训练好的网络模型文件。AOE使用场景
当算子性能或者网络性能不佳时，可以使用AOE进行调优。AOE调优支持的场景如下：离线推理TensorFlow训练PyTorch训练在线推理IR构图如何使用AOE进行调优？
如下以离线推理场景下Caffe网络的算子调优为例，介绍如何进行AOE调优。
1. 准备模型文件。
2. 配置环境变量。
必选环境变量
- CANN组合包提供进程级环境变量设置脚本，供用户在进程中引用，以自动完成环境变量设置。执行命令参考如下，以下示例均为root或非root用户默认安装路径，请以实际安装路径为准。# 以root用户安装toolkit包 /usr/local/Ascend/ascend-toolkit/set_env.sh # 以非root用户安装toolkit包 ${HOME}/Ascend/ascend-toolkit/set_env.sh
- AOE工具依赖Python，以Python3.7.5为例，请以运行用户执行如下命令设置Python3.7.5的相关环境变量。#用于设置python3.7.5库文件路径 export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/python3.7.5/lib:$LD_LIBRARY_PATH #如果用户环境存在多个python3版本，则指定使用python3.7.5版本 export PATH=/usr/local/python3.7.5/bin:$PATH
可选环境变量export ASCEND_DEVICE_ID=1 export TUNE_BANK_PATH=/home/HwHiAiUser/custom_tune_bank export TE_PARALLEL_COMPILER=7 export REPEAT_TUNE=True
命令中的参数含义如下。ASCEND_DEVICE_ID：昇腾AI处理器的逻辑ID。TUNE_BANK_PATH：调优后自定义知识库的存储路径。TE_PARALLEL_COMPILER：开启算子的并行编译功能。REPEAT_TUNE：是否重新发起调优。
3. 进行AOE调优，命令如下。命令中使用的目录以及文件均为样例，请以实际为准。aoe --framework=0 --model=$HOME/module/resnet50.prototxt --weight=$HOME/module/resnet50.caffemodel --job_type=2
命令中的参数含义如下。framework：原始网络模型的框架类型。0表示Caffee。model：原始模型文件路径与文件名。weight：原始模型权重文件路径与文件名。job_type：调优模式，2表示算子调优。
4. 若提示如下信息，则说明AOE调优完成。Aoe process finished
调优完成后，生成文件如下。
- 自定义知识库：若满足自定义知识库生成条件则会生成自定义知识库。
- om模型文件，存放路径为：${WORK_PATH}/aoe_workspace/${model_name}_${timestamp}/tunespace/result/${model_name}_${timestamp}_tune.om
${WORK_PATH}：调优工作目录
${model_name}：模型名称
${timestamp}：时间戳
- 算子调优结果文件：在执行调优的工作目录下实时生成命名为＂aoe_result_opat_{timestamp}_{pid
xxx
}.json＂的文件，记录调优过程中被调优的算子信息。示例如下。＂basic＂: { ＂tuning_name＂: ＂调优任务名＂, ＂tuning_time(s)＂: 1827 } ＂OPAT＂: { ＂model_baseline_performance(ms)＂: 113.588725, ＂model_performance_improvement＂: ＂0.31%＂, ＂model_result_performance(ms)＂: 113.236731, ＂opat_tuning_result＂: ＂tuning successful＂, ＂repo_modified_operators＂: { ＂add_repo_operators＂: [ { ＂op_name＂: ＂strided_slice_10＂, ＂op_type＂: ＂stridedsliced＂, …… ＂repo_summary＂: { ＂repo_add_num＂: 2, ＂repo_hit_num＂: 17, ＂repo_reserved_num＂: 15, ＂repo_unsatisfied_num＂: 0, ＂repo_update_num＂: 2, ＂total_num＂: 19 }
5. 调优完成后，请使用调优后的自定义知识库重新推理，验证性能是否提高。
以上就是AOE的简单介绍。关于更多内容，可以在昇腾文档中心昇腾社区-官网丨昇腾万里 让智能无所不及查看，您也可在＂昇腾社区在线课程＂板块学习视频课程昇腾社区-官网丨昇腾万里 让智能无所不及，学习过程中的任何疑问，都可以在＂昇腾论坛＂「链接」互动交流！
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