1.torchvision应用与源码分析
2.PyTorch 源码解读之 torch.utils.data：解析数据处理全流程
3.PyTorch ResNet 使用与源码解析
4.PyTorch 源码分析(一）：torch.nn.Module
5.3d稀疏卷积——spconv源码剖析（三）

torchvision应用与源码分析

       torchvision是源码PyTorch库中的一部分，用于计算机视觉任务，分析它包含了一系列的源码预训练模型和数据集。

       一：torchvision应用

       在计算机视觉领域，分析torchvision提供了方便的源码API，用于加载和处理图像数据，分析密算法源码训练模型和进行预测。源码它通常与PyTorch深度学习框架结合使用，分析为用户提供了一个完整的源码框架来开发和部署计算机视觉应用。

       二：torchvision源码分析

       1. setup.py分析

       setup.py是分析Python包的配置文件，用于描述包的源码元数据和安装步骤。在torchvision中，分析setup.py文件被用来编译和安装包的源码依赖库。

       1.1 导入依赖的分析模块

       1.2 从配置文件中获取当前torchvision的版本信息

       1.3 获取依赖的torch版本信息

       1.4 获取编译扩展信息，然后传递给setup函数，源码启动编译

       1.5 重点：get_extensions分析

       在torchvision的setup.py文件中，get_extensions函数是核心部分，它负责编译torchvision自身的源码以及一些第三方库，如jpeg和codec等。

       1.5.1 获取ccsrc下面的cpp源码

       1.5.2 获取环境变量中配置的编译选项

       1.5.3 判断是AMD的HIP还是nVidia的CUDA，来获取到最终的源码网站倒闭cuda文件

       1.5.4：依据环境上是否支持cuda来确定编译扩展

       1.5.5 添加扩展

       至此，torchvision就将整个版本包编译出来了，会调用torch的cpp和cuda编译扩展（即：通过gcc+nvcc来编译ccsrc下面的源码，而不用torchvision自行再来设置各种编译环境信息了）。

       整个编译核心流程总结如下：

       2. torchvision新增算子流程

       以torchvision.ops.DeformConv2d为例

       2.1 基础用法与模型结构

       通过Netron工具打开模型结构，可以看到torchvision的deform_conv2d是单独的IR定义的算子

       2.2 python侧实现分析

       deform_conv2d定义在Python侧，实际上做了参数初始化后，将转交给了C++侧对应的接口

       2.3 C++侧分析：torch.ops.torchvision.deform_conv2d

       2.3.1 接口定义

       2.3.2 接口实现

       关键在于这两个接口的注册

       算子的具体实现和如何向pytorch完成注册呢？

       该算子有C++和CUDA实现方式，C++方式可以在纯CPU版本中运行，cuda实现则依赖于GPU和CUDA

       2.3.2.1 C++实现

       2.3.2.2 CUDA实现

       这种方式实现的算子，trace出来的模型中，为单个算子

       总结：自定义算子向torch集成分为两步

       三：基于torchvision新增一个算子

       实现一个算子：my_add = 2*x + y

       3.1 环境准备

PyTorch 源码解读之 torch.utils.data：解析数据处理全流程

       文@

       目录

       0 前言

       1 Dataset

       1.1 Map-style dataset

       1.2 Iterable-style dataset

       1.3 其他 dataset

       2 Sampler

       3 DataLoader

       3.1 三者关系 (Dataset, Sampler, Dataloader)

       3.2 批处理

       3.2.1 自动批处理（默认）

       3.2.2 关闭自动批处理

       3.2.3 collate_fn

       3.3 多进程处理 (multi-process)

       4 单进程

       5 多进程

       6 锁页内存 (Memory Pinning)

       7 预取 (prefetch)

       8 代码讲解

       0 前言

       本文以 PyTorch 1.7 版本为例，解析 torch.utils.data 模块在数据处理流程中的应用。

       理解 Python 中的迭代器是解读 PyTorch 数据处理逻辑的关键。Dataset、Sampler 和 DataLoader 三者共同构建数据处理流程。

       迭代器通过实现 __iter__() 和 __next__() 方法，支持数据的循环访问。Dataset 提供数据获取接口，Sampler 控制遍历顺序，DataLoader 负责加载和批处理数据。wince病毒源码

       1 Dataset

       Dataset 包括 Map-style 和 Iterable-style 两种，分别用于索引访问和迭代访问数据。

       Map-style dataset 通过实现 __getitem__() 和 __len__() 方法，支持通过索引获取数据。

       Iterable-style dataset 实现 __iter__() 方法，适用于随机访问且批次大小依赖于获取数据的场景。

       2 Sampler

       Sampler 用于定义数据遍历的顺序，支持用户自定义和 PyTorch 提供的内置实现。

       3 DataLoader

       DataLoader 是数据加载的核心，支持 Map-style 和 Iterable-style Dataset，提供单多进程处理和批处理等功能。

       通过参数配置，如 batch_size、drop_last、collate_fn 等，DataLoader 实现了数据的自动和手动批处理。

       4 批处理

       3.2.1 自动批处理（默认）

       DataLoader 默认使用自动批处理，通过参数控制批次生成和样本整理。

       3.2.2 关闭自动批处理

       关闭自动批处理，允许用户自定义批处理逻辑或处理单个样本。合约马丁源码

       3.2.3 collate_fn

       collate_fn 是手动批处理时的关键，用于整理单个样本为批次。

       5 多进程

       多进程处理通过 num_workers 参数启用，加速数据加载。

       6 单进程

       单进程模式下，数据加载可能影响计算流程，适用于数据量小且无需多进程的场景。

       7 锁页内存 (Memory Pinning)

       Memory Pinning 技术确保数据在 GPU 加速过程中快速传输，提高性能。

       8 代码讲解

       通过具体代码分析，展示了 DataLoader 的初始化、迭代和数据获取过程，涉及迭代器、Sampler 和 Dataset 的交互。

PyTorch ResNet 使用与源码解析

       在PyTorch中，我们可以通过torchvision.model库轻松使用预训练的图像分类模型，如ResNet。本文将重点讲解ResNet的使用和源码解析。

       模型介绍与ResNet应用

       torchvision.model库提供了多种预训练模型，包括ResNet，在github源码其特点是层深度的残差网络。首先，我们需要加载预训练的模型参数:

       模型加载代码:

       python

       model = torchvision.models.resnet(pretrained=True)

       接着，将模型放置到GPU上，并设置为评估模式:

       GPU和评估模式设置:

       python

       model = model.to(device='cuda')

       model.eval()

       Inference流程

       在进行预测时，主要步骤包括数据预处理和网络前向传播:

       关键代码:

       python

       with torch.no_grad():

        output = model(input_data)

       残差连接详解

       ResNet的核心是残差块，包含两个路径：一个是拟合残差的路径（称为残差路径），另一个是恒等映射（称为shortcut）。通过element-wise addition将两者连接:

       残差块结构:

       1. 残差路径: [公式]

       2. 短路路径: [公式] (通常为identity mapping)

       网络结构与变种

       ResNet有不同深度的变种，如ResNet、ResNet、ResNet等，网络结构根据层数和块的数量有所不同:

       不同ResNet的结构图:

       ...

       源码分析

       构造函数中，例如ResNet的构造过程是通过_resnet()方法逐步构建网络，涉及BasicBlock或Bottleneck的使用:

       ResNet构造函数:

       ...

       源码的深入解析包括forward()方法的执行流程，以及_make_layer()方法定义网络层:

       forward()方法和_make_layer()方法:

       ...

       图解示例

       ResNet和ResNet的不同层结构，如layer1的升维与shortcut处理:

       ResNet和ResNet的图解:

       ...

       希望这些内容对理解ResNet在PyTorch中的应用有所帮助。如果你从中受益，别忘了分享或支持作者继续创作。

PyTorch 源码分析(一）：torch.nn.Module

       nn.Module是PyTorch中最核心和基础的结构，它是操作符/损失函数的基类，同时也是组成各种网络结构的基类（实际上是由多个module组合而成的一个module）。

       在Python侧，2.1回调函数注册，2.2 module类定义中，有以下几个重点函数：

       重点函数一：将模型的参数移动到CUDA上，内部会遍历其子module。

       重点函数二：将模型的参数移动到CPU上，内部会遍历其子module。

       重点函数三：将模型的参数转化为fp或者fp等，内部会遍历其子module。

       重点函数四：forward函数调用。

       重点函数五：返回该net的所有layer。

       在类图中，PyTorch的算子都是module的子类，包括自定义算子和整网定义。

       在C++侧，3.1 module.to("cuda")详细分析中，本质是将module的parameter&buffer等tensor移动到CUDA上，最终调用的是tensor.to(cuda)。

       3.2 module.load/save逻辑中，PyTorch模型保存分为两种，一种是纯参数，一种是带模型结构（PyTorch中的模型结构，本质上是由module、sub-module构造的一个计算图）。

       parameter、buffer是通过key-value的形式来存储和检索的，key为module的.name，value为存储具体数据的tensor。

       InputArchive/OutputArchive的write和read逻辑。

       通过Module，PyTorch将op/loss/opt等串联起来，类似于一个计算图。基于PyTorch构建的ResNet等模型，是逐个算子进行计算的，tensor在CPU和GPU之间来回流动，而不是整个计算都在GPU上完成（即中间计算结果不出GPU）。实际上，在进行推理时，可以构建一个计算图，让整个计算图的计算都在GPU上完成，不知道是否可行（如果GPU上有一个CPU就可以完成这个操作，不知道tensorrt是否是这样的操作）。

3d稀疏卷积——spconv源码剖析（三）

       构建Rulebook

       下面看ops.get_indice_pairs，位于：spconv/ops.py

       构建Rulebook由ops.get_indice_pairs接口完成

       get_indice_pairs函数具体实现：

       主要就是完成了一些参数的校验和预处理。首先，对于3d普通稀疏卷积，根据输入shape大小，kernel size，stride等参数计算出输出输出shape，子流行稀疏卷积就不必计算了，输出shape和输入shape一样大小

       准备好参数之后就进入最核心的get_indice_pairs函数。因为spconv通过torch.ops.load_library加载.so文件注册,所以这里通torch.ops.spconv.get_indice_pairs这种方式来调用该函数。

       算子注册：在src/spconv/all.cc文件中通过Pytorch提供的OP Register(算子注册的方式)对底层c++ api进行了注册，可以python接口形式调用c++算子

       同C++ extension方式一样，OP Register也是Pytorch提供的一种底层扩展算子注册的方式。注册的算子可以通过 torch.xxx或者 tensor.xxx的方式进行调用，该方式同样与pytorch源码解耦，增加和修改算子不需要重新编译pytorch源码。用该方式注册一个新的算子，流程非常简单：先编写C++相关的算子实现，然后通过pytorch底层的注册接口（torch::RegisterOperators），将该算子注册即可。

       构建Rulebook实际通过python接口get_indice_pairs调用src/spconv/spconv_ops.cc文件种的getIndicePairs函数

       代码位于：src/spconv/spconv_ops.cc

       分析getIndicePairs直接将重心锁定在GPU逻辑部分，并且子流行3d稀疏卷积和正常3d稀疏卷积分开讨论，优先子流行3d稀疏卷积。

       代码中最重要的3个变量分别为：indicePairs，indiceNum和gridOut，其建立过程如下：

       indicePairs代表了稀疏卷积输入输出的映射规则，即Input Hash Table 和 Output Hash Table。这里分配理论最大的内存，它的shape为{ 2,kernelVolume,numAct}，2表示输入和输出两个方向，kernelVolume为卷积核的volume size。例如一个3x3x3的卷积核，其volume size就是(3*3*3)。numAct表示输入有效(active)特征的数量。indiceNum用于保存卷积核每一个位置上的总的计算的次数，indiceNum对应中的count

       代码中关于gpu建立rulebook调用create_submconv_indice_pair_cuda函数来完成，下面具体分析下create_submconv_indice_pair_cuda函数

       子流线稀疏卷积

       子流线稀疏卷积是调用create_submconv_indice_pair_cuda函数来构建rulebook

       在create_submconv_indice_pair_cuda大可不必深究以下动态分发机制的运行原理。

       直接将重心锁定在核函数：

       prepareSubMGridKernel核函数中grid_size和block_size实则都是用的整形变量。其中block_size为tv::cuda::CUDA_NUM_THREADS,在include/tensorview/cuda_utils.h文件中定义，大小为。而grid_size大小通过tv::cuda::getBlocks(numActIn)计算得到,其中numActIn表示有效(active)输入数据的数量。

       prepareSubMGridKernel作用：建立输出张量坐标(通过index表示)到输出序号之间的一张哈希表

       见：include/spconv/indice.cu.h

       这里计算index换了一种模板加递归的写法，看起来比较复杂而已。令：new_indicesIn = indicesIn.data()，可以推导得出index为：

       ArrayIndexRowMajor位于include/tensorview/tensorview.h，其递归调用写法如下：

       接着看核函数getSubMIndicePairsKernel3：

       位于：include/spconv/indice.cu.h

       看：

       上述写法类似我们函数中常见的循环的写法，具体可以查看include/tensorview/kernel_utils.h

       NumILP按默认值等于1的话，其stride也是gridDim.x*blockDim.x。索引最大值要小于该线程块的线程上限索引blockDim.x * gridDim.x，功能与下面代码类似：

       参考： blog.csdn.net/ChuiGeDaQ...