体验C++极简并发推理Demo

概述

本教程提供了MindSpore Lite执行并发推理的示例程序，通过随机输入、执行推理、打印推理结果的方式，演示了C++进行并发推理的基本流程，用户能够快速了解MindSpore Lite执行并发推理相关API的使用。本教程通过随机生成的数据作为输入数据，执行MobileNetV2模型的推理，打印获得输出数据。相关代码放置在mindspore/lite/examples/quick_start_server_inference_cpp目录。

使用MindSpore Lite执行推理主要包括以下步骤：

模型加载(可选)：从文件系统中读取由模型转换工具转换得到的.ms模型。
创建配置选项：创建并发推理配置选项RunnerConfig，保存需要的一些基本配置参数，用于执行并发推理的初始化。
初始化：在执行并发推理前，需要调用ModelParallelRunner的init接口进行并发推理的初始化，主要进行模型读取，创建并发，以及子图切分、算子选型调度。这部分会耗费较多时间，所以建议init初始化一次，多次执行并发推理。
输入数据：模型执行之前需要向输入Tensor中填充数据。
执行推理：使用ModelParallelRunner的Predict接口进行并发推理。
获得输出：模型执行结束之后，可以通过输出Tensor得到推理结果。
释放内存：无需使用MindSpore Lite并发推理框架时，需要释放已创建的ModelParallelRunner。

构建与运行

Linux X86

环境要求
- 系统环境：Linux x86_64，推荐使用Ubuntu 18.04.02LTS
- 编译依赖：
  - CMake >= 3.18.3
  - GCC >= 7.3.0
编译构建

在mindspore/lite/examples/quick_start_server_inference_cpp目录下执行build脚本，将自动下载MindSpore Lite推理框架库以及文模型文件并编译Demo。
```
bash build.sh
```
若使用该build脚本下载MindSpore Lite推理框架失败，请手动下载硬件平台为CPU、操作系统为Ubuntu-x64的MindSpore Lite 模型推理框架mindspore-lite-{version}-linux-x64.tar.gz，将解压后runtime/lib目录下的libmindspore-lite.a文件和runtime/third_party/glog目录下的libmindspore_glog.so.0文件拷贝到mindspore/lite/examples/quick_start_server_inference_cpp/lib目录、runtime/include目录里的文件拷贝到mindspore/lite/examples/quick_start_server_inference_cpp/include目录下。

若MobileNetV2模型下载失败，请手动下载相关模型文件mobilenetv2.ms，并将其拷贝到mindspore/lite/examples/quick_start_server_inference_cpp/model目录。

通过手动下载并且将文件放到指定位置后，需要再次执行build.sh脚本才能完成编译构建。

执行推理

编译构建后，进入mindspore/lite/examples/quick_start_server_inference_cpp/build目录，并执行以下命令，体验MindSpore Lite推理MobileNetV2模型。

./mindspore_quick_start_cpp ../model/mobilenetv2.ms

执行完成后将能得到如下结果，打印输出Tensor的名称、输出Tensor的大小，输出Tensor的数量以及前50个数据：

tensor name is:Softmax-65 tensor size is:4004 tensor elements num is:1001
output data is:1.74225e-05 1.15919e-05 2.02728e-05 0.000106485 0.000124295 0.00140576 0.000185107 0.000762011 1.50996e-05 5.91942e-06 6.61469e-06 3.72883e-06 4.30761e-06 2.38897e-06 1.5163e-05 0.000192663 1.03767e-05 1.31953e-05 6.69638e-06 3.17411e-05 4.00895e-06 9.9641e-06 3.85127e-06 6.25101e-06 9.08853e-06 1.25043e-05 1.71761e-05 4.92751e-06 2.87637e-05 7.46446e-06 1.39375e-05 2.18824e-05 1.08861e-05 2.5007e-06 3.49876e-05 0.000384547 5.70778e-06 1.28909e-05 1.11038e-05 3.53906e-06 5.478e-06 9.76608e-06 5.32172e-06 1.10386e-05 5.35474e-06 1.35796e-05 7.12652e-06 3.10017e-05 4.34154e-06 7.89482e-05 1.79441e-05

初始化

// Create and init context, add CPU device info
auto context = std::make_shared<mindspore::Context>();
if (context == nullptr) {
  std::cerr << "New context failed." << std::endl;
  return -1;
}
auto &device_list = context->MutableDeviceInfo();
auto device_info = std::make_shared<mindspore::CPUDeviceInfo>();
if (device_info == nullptr) {
  std::cerr << "New CPUDeviceInfo failed." << std::endl;
  return -1;
}
device_list.push_back(device_info);
// Create model
auto model_runner = new (std::nothrow) mindspore::ModelParallelRunner();
if (model_runner == nullptr) {
  std::cerr << "New Model failed." << std::endl;
  return -1;
}
auto runner_config = std::make_shared<mindspore::RunnerConfig>();
if (runner_config == nullptr) {
  std::cerr << "runner config is nullptr." << std::endl;
  return -1;
}
runner_config->SetContext(context);
runner_config->SetWorkersNum(kNumWorkers);
// Build model
auto build_ret = model_runner->Init(model_path, runner_config);
if (build_ret != mindspore::kSuccess) {
  delete model_runner;
  std::cerr << "Build model error " << build_ret << std::endl;
  return -1;
}

执行推理

模型推理主要包括输入数据、执行推理、获得输出等步骤，其中本示例中的输入数据是通过随机数据构造生成，最后将执行推理后的输出结果打印出来。

// Get Input
auto inputs = model_runner->GetInputs();
if (inputs.empty()) {
  delete model_runner;
  std::cerr << "model input is empty." << std::endl;
  return -1;
}
// set random data to input data.
auto ret = SetInputDataWithRandom(inputs);
if (ret != 0) {
  delete model_runner;
  std::cerr << "set input data failed." << std::endl;
  return -1;
}
// Get Output
auto outputs = model_runner->GetOutputs();
for (auto &output : outputs) {
size_t size = output.DataSize();
if (size == 0 || size > MAX_MALLOC_SIZE) {
  std::cerr << "malloc size is wrong" << std::endl;
  return -1;
}
auto out_data = malloc(size);
output.SetData(out_data);
}

// Model Predict
auto predict_ret = model_runner->Predict(inputs, &outputs);
if (predict_ret != mindspore::kSuccess) {
  delete model_runner;
  std::cerr << "Predict error " << predict_ret << std::endl;
  return -1;
}

内存释放

无需使用MindSpore Lite推理框架时，需要释放已经创建的ModelParallelRunner，以及用户自己申请的内存。

// user need free input data and output data
for (auto &input : inputs) {
  free(input.MutableData());
  input.SetData(nullptr);
}
for (auto &output : outputs) {
  free(output.MutableData());
  output.SetData(nullptr);
}
// Delete model runner.
delete model_runner;