tensorflow 14：XLA编译器用于JIT加速

概述

XLA（加速线性代数）是用于优化TensorFlow计算的线性代数的域特定编译器。

XLA 利用 JIT 编译技术分析用户在运行时创建的 TensorFlow 图表，根据实际运行时维度和类型将其专门化，将多个运算融合在一起并为它们生成高效的本机代码——适用于 CPU、GPU 之类的设备和自定义加速器（例如，Google 的 TPU）。

目前XLA是实验性的。大多数使用情况在性能（加快速度或减少内存使用）方面都没有改进。

代码示例

代码来自tenorflow源码下的tensorflow\examples\tutorials\mnist\mnist_softmax_xla.py

这份代码原理和前面几篇博客类似，相通的知识点就不特别说了。

开启JIT编译

在会话级别打开JIT方法如下：

  config = tf.ConfigProto()
  config.graph_options.optimizer_options.global_jit_level = tf.OptimizerOptions.ON_1

  sess = tf.Session(config=config)

记录元数据和timeline文件

元数据用于记录运行过程的时间和内存消耗。把这些信息导出来，可以保存为timeline文件，用chrome浏览器查看。

    run_metadata = tf.RunMetadata()
    sess = tf.Session(config=config)

    sess.run(train_step,
               feed_dict={x: batch_xs,
                          y_: batch_ys},
               options=tf.RunOptions(trace_level=tf.RunOptions.FULL_TRACE),
               run_metadata=run_metadata)
    trace = timeline.Timeline(step_stats=run_metadata.step_stats)

前面写过博客把元数据写到tensorboard事件日志里了。

这里写到磁盘上timeline文件里。这个文件是jason格式的，可以使用chrome可视化。在chrome浏览器打开"chrome://tracing"，把文件拖到页面上打开，可以看到运行的时间。这个和android用于分析性能的界面类似。

完整代码

我增加了把计算图结构写入tensorboard文件的代码。其它基本未变。

"""Simple MNIST classifier example with JIT XLA and timelines.

"""
from __future__ import absolute_import
from __future__ import division
from __future__ import print_function

import argparse
import sys

import tensorflow as tf

from tensorflow.examples.tutorials.mnist import input_data
from tensorflow.python.client import timeline

FLAGS = None


def main(_):
  # Import data
  mnist = input_data.read_data_sets(FLAGS.data_dir)

  # Create the model
  x = tf.placeholder(tf.float32, [None, 784])
  w = tf.Variable(tf.zeros([784, 10]))
  b = tf.Variable(tf.zeros([10]))
  y = tf.matmul(x, w) + b

  # Define loss and optimizer
  y_ = tf.placeholder(tf.int64, [None])

  # The raw formulation of cross-entropy,
  #
  #   tf.reduce_mean(-tf.reduce_sum(y_ * tf.log(tf.nn.softmax(y)),
  #                                 reduction_indices=[1]))
  #
  # can be numerically unstable.
  #
  # So here we use tf.losses.sparse_softmax_cross_entropy on the raw
  # logit outputs of 'y', and then average across the batch.
  cross_entropy = tf.losses.sparse_softmax_cross_entropy(labels=y_, logits=y)
  train_step = tf.train.GradientDescentOptimizer(0.5).minimize(cross_entropy)


  config = tf.ConfigProto()
  jit_level = 0
  if FLAGS.xla:
    # Turns on XLA JIT compilation.
    jit_level = tf.OptimizerOptions.ON_1

  config.graph_options.optimizer_options.global_jit_level = jit_level
  run_metadata = tf.RunMetadata()

  sess = tf.Session(config=config)
  tf.global_variables_initializer().run(session=sess)


  writer = tf.summary.FileWriter( FLAGS.log_dir + '/train', sess.graph )
  writer.close()

  # Train
  train_loops = 1000
  for i in range(train_loops):
    batch_xs, batch_ys = mnist.train.next_batch(100)

    # Create a timeline for the last loop and export to json to view with
    # chrome://tracing/.
    if i == train_loops - 1:
      sess.run(train_step,
               feed_dict={x: batch_xs,
                          y_: batch_ys},
               options=tf.RunOptions(trace_level=tf.RunOptions.FULL_TRACE),
               run_metadata=run_metadata)
      trace = timeline.Timeline(step_stats=run_metadata.step_stats)
      with open('timeline.ctf.json', 'w') as trace_file:
        trace_file.write(trace.generate_chrome_trace_format())
    else:
      sess.run(train_step, feed_dict={x: batch_xs, y_: batch_ys})

  # Test trained model
  correct_prediction = tf.equal(tf.argmax(y, 1), y_)
  accuracy = tf.reduce_mean(tf.cast(correct_prediction, tf.float32))
  print(sess.run(accuracy,
                 feed_dict={x: mnist.test.images,
                            y_: mnist.test.labels}))
  sess.close()


if __name__ == '__main__':
  parser = argparse.ArgumentParser()
  parser.add_argument(
      '--data_dir',
      type=str,
      default='./data',
      help='Directory for storing input data')
  parser.add_argument(
      '--xla', type=bool, default=True, help='Turn xla via JIT on')
  parser.add_argument(
      '--log_dir',
      type=str,
      default='./logs',
      help='Directory to put the log data.'
  )
  FLAGS, unparsed = parser.parse_known_args()
  tf.app.run(main=main, argv=[sys.argv[0]] + unparsed)

参考资料

腾讯云的介绍：

• XLA Overview（XLA概述）
• Using JIT Compilation（使用JIT编译）
• Using AOT compilation（使用AOT编译）

谷歌中国开发者网站介绍：XLA – TensorFlow 编译器