Giảm kích thước nhị phân TensorFlow Lite

Tổng quan

Khi triển khai các mô hình cho các ứng dụng học máy trên thiết bị (ODML), điều quan trọng là phải nhận thức được bộ nhớ giới hạn khả dụng trên thiết bị di động. Kích thước nhị phân của mô hình có tương quan chặt chẽ với số lượng hoạt động được sử dụng trong mô hình. TensorFlow Lite cho phép bạn giảm kích thước nhị phân của mô hình bằng cách sử dụng các bản dựng có chọn lọc. Các bản dựng có chọn lọc bỏ qua các thao tác không sử dụng trong tập mô hình của bạn và tạo ra một thư viện nhỏ gọn chỉ với thời gian chạy và hạt nhân op cần thiết để mô hình chạy trên thiết bị di động của bạn.

Bản dựng có chọn lọc áp dụng trên ba thư viện hoạt động sau.

1. Thư viện hoạt động tích hợp TensorFlow Lite
2. Hoạt động tùy chỉnh của TensorFlow Lite
3. Chọn thư viện hoạt động TensorFlow

Bảng dưới đây trình bày tác động của các bản dựng có chọn lọc đối với một số trường hợp sử dụng phổ biến:

Chọn lọc xây dựng TensorFlow Lite với Bazel

Phần này giả định rằng bạn đã tải xuống mã nguồn TensorFlow và thiết lập môi trường phát triển cục bộ cho Bazel.

Tạo tệp AAR cho dự án Android

Bạn có thể tạo các AAR TensorFlow Lite tùy chỉnh bằng cách cung cấp các đường dẫn tệp mô hình của bạn như sau.

sh tensorflow/lite/tools/build_aar.sh \
  --input_models=/a/b/model_one.tflite,/c/d/model_two.tflite \
  --target_archs=x86,x86_64,arm64-v8a,armeabi-v7a

Lệnh trên sẽ tạo tệp AAR bazel-bin/tmp/tensorflow-lite.aar cho các hoạt động tùy chỉnh và cài sẵn TensorFlow Lite; và tùy chọn, tạo tệp bazel-bin/tmp/tensorflow-lite-select-tf-ops.aar nếu các mô hình của bạn có hoạt động Chọn TensorFlow. Lưu ý rằng điều này xây dựng một AAR "béo" với một số kiến ​​trúc khác nhau; nếu bạn không cần tất cả chúng, hãy sử dụng tập hợp con phù hợp với môi trường triển khai của bạn.

Xây dựng với các hoạt động tùy chỉnh

Nếu bạn đã phát triển các mô hình Tensorflow Lite với các hoạt động tùy chỉnh, bạn có thể xây dựng chúng bằng cách thêm các cờ sau vào lệnh xây dựng:

sh tensorflow/lite/tools/build_aar.sh \
  --input_models=/a/b/model_one.tflite,/c/d/model_two.tflite \
  --target_archs=x86,x86_64,arm64-v8a,armeabi-v7a \
  --tflite_custom_ops_srcs=/e/f/file1.cc,/g/h/file2.h \
  --tflite_custom_ops_deps=dep1,dep2

Cờ tflite_custom_ops_srcs chứa các tệp nguồn của các hoạt động tùy chỉnh của bạn và cờ tflite_custom_ops_deps chứa các thành phần phụ thuộc để tạo các tệp nguồn đó. Lưu ý rằng các phụ thuộc này phải tồn tại trong repo TensorFlow.

Tập quán nâng cao: Quy tắc Bazel tùy chỉnh

Nếu dự án của bạn đang sử dụng Bazel và bạn muốn xác định các phụ thuộc TFLite tùy chỉnh cho một tập hợp các mô hình nhất định, bạn có thể xác định (các) quy tắc sau trong kho lưu trữ dự án của mình:

Đối với các mô hình chỉ có hoạt động nội dung:

load(
    "@org_tensorflow//tensorflow/lite:build_def.bzl",
    "tflite_custom_android_library",
    "tflite_custom_c_library",
    "tflite_custom_cc_library",
)

# A selectively built TFLite Android library.
tflite_custom_android_library(
    name = "selectively_built_android_lib",
    models = [
        ":model_one.tflite",
        ":model_two.tflite",
    ],
)

# A selectively built TFLite C library.
tflite_custom_c_library(
    name = "selectively_built_c_lib",
    models = [
        ":model_one.tflite",
        ":model_two.tflite",
    ],
)

# A selectively built TFLite C++ library.
tflite_custom_cc_library(
    name = "selectively_built_cc_lib",
    models = [
        ":model_one.tflite",
        ":model_two.tflite",
    ],
)

Đối với các kiểu máy có tùy chọn Chọn TF :

load(
    "@org_tensorflow//tensorflow/lite/delegates/flex:build_def.bzl",
    "tflite_flex_android_library",
    "tflite_flex_cc_library",
)

# A Select TF ops enabled selectively built TFLite Android library.
tflite_flex_android_library(
    name = "selective_built_tflite_flex_android_lib",
    models = [
        ":model_one.tflite",
        ":model_two.tflite",
    ],
)

# A Select TF ops enabled selectively built TFLite C++ library.
tflite_flex_cc_library(
    name = "selective_built_tflite_flex_cc_lib",
    models = [
        ":model_one.tflite",
        ":model_two.tflite",
    ],
)

Tập quán nâng cao: Xây dựng thư viện chia sẻ C / C ++ tùy chỉnh

Nếu bạn muốn xây dựng các đối tượng chia sẻ TFLite C / C ++ tùy chỉnh của riêng mình theo các mô hình đã cho, bạn có thể làm theo các bước sau:

Tạo tệp BUILD tạm thời bằng cách chạy lệnh sau tại thư mục gốc của mã nguồn TensorFlow:

mkdir -p tmp && touch tmp/BUILD

Xây dựng các đối tượng được chia sẻ C tùy chỉnh

Nếu bạn muốn tạo đối tượng chia sẻ TFLite C tùy chỉnh, hãy thêm phần sau vào tệp tmp/BUILD :

load(
    "//tensorflow/lite:build_def.bzl",
    "tflite_custom_c_library",
    "tflite_cc_shared_object",
)

tflite_custom_c_library(
    name = "selectively_built_c_lib",
    models = [
        ":model_one.tflite",
        ":model_two.tflite",
    ],
)

# Generates a platform-specific shared library containing the TensorFlow Lite C
# API implementation as define in `c_api.h`. The exact output library name
# is platform dependent:
#   - Linux/Android: `libtensorflowlite_c.so`
#   - Mac: `libtensorflowlite_c.dylib`
#   - Windows: `tensorflowlite_c.dll`
tflite_cc_shared_object(
    name = "tensorflowlite_c",
    linkopts = select({
        "//tensorflow:ios": [
            "-Wl,-exported_symbols_list,$(location //tensorflow/lite/c:exported_symbols.lds)",
        ],
        "//tensorflow:macos": [
            "-Wl,-exported_symbols_list,$(location //tensorflow/lite/c:exported_symbols.lds)",
        ],
        "//tensorflow:windows": [],
        "//conditions:default": [
            "-z defs",
            "-Wl,--version-script,$(location //tensorflow/lite/c:version_script.lds)",
        ],
    }),
    per_os_targets = True,
    deps = [
        ":selectively_built_c_lib",
        "//tensorflow/lite/c:exported_symbols.lds",
        "//tensorflow/lite/c:version_script.lds",
    ],
)

Mục tiêu mới được thêm vào có thể được xây dựng như sau:

bazel build -c opt --cxxopt=--std=c++17 \
  //tmp:tensorflowlite_c

và dành cho Android (thay android_arm bằng android_arm64 cho 64-bit):

bazel build -c opt --cxxopt=--std=c++17 --config=android_arm \
  //tmp:tensorflowlite_c

Xây dựng các đối tượng được chia sẻ C ++ tùy chỉnh

Nếu bạn muốn tạo đối tượng chia sẻ TFLite C ++ tùy chỉnh, hãy thêm thông tin sau vào tệp tmp/BUILD :

load(
    "//tensorflow/lite:build_def.bzl",
    "tflite_custom_cc_library",
    "tflite_cc_shared_object",
)

tflite_custom_cc_library(
    name = "selectively_built_cc_lib",
    models = [
        ":model_one.tflite",
        ":model_two.tflite",
    ],
)

# Shared lib target for convenience, pulls in the core runtime and builtin ops.
# Note: This target is not yet finalized, and the exact set of exported (C/C++)
# APIs is subject to change. The output library name is platform dependent:
#   - Linux/Android: `libtensorflowlite.so`
#   - Mac: `libtensorflowlite.dylib`
#   - Windows: `tensorflowlite.dll`
tflite_cc_shared_object(
    name = "tensorflowlite",
    # Until we have more granular symbol export for the C++ API on Windows,
    # export all symbols.
    features = ["windows_export_all_symbols"],
    linkopts = select({
        "//tensorflow:macos": [
            "-Wl,-exported_symbols_list,$(location //tensorflow/lite:tflite_exported_symbols.lds)",
        ],
        "//tensorflow:windows": [],
        "//conditions:default": [
            "-Wl,-z,defs",
            "-Wl,--version-script,$(location //tensorflow/lite:tflite_version_script.lds)",
        ],
    }),
    per_os_targets = True,
    deps = [
        ":selectively_built_cc_lib",
        "//tensorflow/lite:tflite_exported_symbols.lds",
        "//tensorflow/lite:tflite_version_script.lds",
    ],
)

Mục tiêu mới được thêm vào có thể được xây dựng như sau:

bazel build -c opt  --cxxopt=--std=c++17 \
  //tmp:tensorflowlite

và dành cho Android (thay android_arm bằng android_arm64 cho 64-bit):

bazel build -c opt --cxxopt=--std=c++17 --config=android_arm \
  //tmp:tensorflowlite

Đối với các kiểu máy có Chọn TF hoạt động, bạn cũng cần phải xây dựng thư viện chia sẻ sau:

load(
    "@org_tensorflow//tensorflow/lite/delegates/flex:build_def.bzl",
    "tflite_flex_shared_library"
)

# Shared lib target for convenience, pulls in the standard set of TensorFlow
# ops and kernels. The output library name is platform dependent:
#   - Linux/Android: `libtensorflowlite_flex.so`
#   - Mac: `libtensorflowlite_flex.dylib`
#   - Windows: `libtensorflowlite_flex.dll`
tflite_flex_shared_library(
  name = "tensorflowlite_flex",
  models = [
      ":model_one.tflite",
      ":model_two.tflite",
  ],
)

Mục tiêu mới được thêm vào có thể được xây dựng như sau:

bazel build -c opt --cxxopt='--std=c++17' \
      --config=monolithic \
      --host_crosstool_top=@bazel_tools//tools/cpp:toolchain \
      //tmp:tensorflowlite_flex

và dành cho Android (thay android_arm bằng android_arm64 cho 64-bit):

bazel build -c opt --cxxopt='--std=c++17' \
      --config=android_arm \
      --config=monolithic \
      --host_crosstool_top=@bazel_tools//tools/cpp:toolchain \
      //tmp:tensorflowlite_flex

Xây dựng TensorFlow Lite một cách có chọn lọc với Docker

Phần này giả định rằng bạn đã cài đặt Docker trên máy cục bộ của mình và tải xuống TensorFlow Lite Dockerfile tại đây .

Sau khi tải xuống Dockerfile ở trên, bạn có thể xây dựng hình ảnh docker bằng cách chạy:

docker build . -t tflite-builder -f tflite-android.Dockerfile

Tạo tệp AAR cho dự án Android

Tải xuống tập lệnh để xây dựng với Docker bằng cách chạy:

curl -o build_aar_with_docker.sh \
  https://raw.githubusercontent.com/tensorflow/tensorflow/master/tensorflow/lite/tools/build_aar_with_docker.sh &&
chmod +x build_aar_with_docker.sh

Sau đó, bạn có thể xây dựng TensorFlow Lite AAR tùy chỉnh bằng cách cung cấp các đường dẫn tệp mô hình của bạn như sau.

sh build_aar_with_docker.sh \
  --input_models=/a/b/model_one.tflite,/c/d/model_two.tflite \
  --target_archs=x86,x86_64,arm64-v8a,armeabi-v7a \
  --checkpoint=master \
  [--cache_dir=<path to cache directory>]

Cờ checkpoint là một cam kết, một nhánh hoặc một thẻ của kho lưu trữ TensorFlow mà bạn muốn kiểm tra trước khi xây dựng các thư viện; theo mặc định nó là nhánh phát hành mới nhất. Lệnh trên sẽ tạo tệp AAR tensorflow-lite.aar cho hoạt động tùy chỉnh và cài sẵn TensorFlow Lite và tùy chọn tệp AAR tensorflow-lite-select-tf-ops.aar cho Chọn hoạt động TensorFlow trong thư mục hiện tại của bạn.

--Cache_dir chỉ định thư mục bộ đệm. Nếu không được cung cấp, tập lệnh sẽ tạo một thư mục có tên bazel-build-cache trong thư mục làm việc hiện tại để lưu vào bộ nhớ đệm.

Thêm tệp AAR vào dự án

Thêm tệp AAR bằng cách nhập trực tiếp AAR vào dự án của bạn hoặc bằng cách xuất bản AAR tùy chỉnh vào kho lưu trữ Maven cục bộ của bạn . Lưu ý rằng bạn cũng phải thêm tệp AAR cho tensorflow-lite-select-tf-ops.aar nếu bạn tạo nó.

Bản dựng có chọn lọc dành cho iOS

Vui lòng xem phần Xây dựng cục bộ để thiết lập môi trường xây dựng và định cấu hình không gian làm việc TensorFlow rồi làm theo hướng dẫn để sử dụng tập lệnh xây dựng có chọn lọc cho iOS.