摘要：本文介绍将TensorFlow网络模型迁移到昇腾AI平台，并执行训练的全流程。然后以TensorFlow 1.15训练脚本为例，详细介绍了自动迁移、手工迁移以及模型训练的操作步骤。
本文分享自华为云社区《将TensorFlow模型快速迁移到昇腾平台》，作者：昇腾CANN。
当前业界很多训练脚本是基于TensorFlow的Python API进行开发的，默认运行在CPU/GPU/TPU上，为了使这些脚本能够利用昇腾AI处理器的强大算力执行训练，需要对TensorFlow的训练脚本进行迁移。
首先，我们了解下模型迁移的全流程：
通过上图可以看出，模型迁移包括“脚本迁移 –> 模型训练 –> 精度调优 –> 性能调优 –> 模型固化”几个流程，其中：
下面我们针对“脚本迁移”和“模型训练”两个阶段进行详细的介绍。
将TensorFlow训练脚本迁移到昇腾平台有自动迁移和手工迁移两种方式。
下面以TensorFlow 1.15的训练脚本为例，讲述训练脚本的详细迁移操作，TensorFlow 2.6的迁移操作类似，详细的迁移点可参见“昇腾文档中心[1]”。
自动迁移的流程示意图如下所示：
详细步骤如下；
1. 安装迁移工具依赖。
pip3 install pandas pip3 install xlrd==1.2.0 pip3 install openpyxl pip3 install tkintertable pip3 install google_pasta
2. 执行自动迁移命令。
进入迁移工具所在目录，例如“tfplugin安装目录/tfplugin/latest/python/site-packages/npu_bridge/convert_tf2npu/”，执行类似如下命令可同时完成脚本扫描和自动迁移：
python3 main.py -i /root/models/official/resnet -r /root/models/official/
其中main.py是迁移工具入口脚本，-i指定待迁移原始脚本路径，-r指定迁移报告存储路径。
3. 查看迁移报告。
在/root/models/official/output_npu_*下查看迁移后的脚本，在root/models/official/report_npu_*下查看迁移报告。
迁移报告示例如下：
手工迁移训练脚本主要包括如下迁移点：
1. 导入NPU库文件。
from npu_bridge.npu_init import *
2. 将部分TensorFlow接口迁移成NPU接口。
例如，修改基于Horovod开发的分布式训练脚本，使能昇腾AI处理器的分布式训练。
# Add Horovod Distributed Optimizer opt = hvd.DistributedOptimizer(opt) # Add hook to broadcast variables from rank 0 to all other processes during # initialization. hooks = [hvd.BroadcastGlobalVariablesHook(0)]
修改后：
# NPU allreduce # 将hvd.DistributedOptimizer修改为npu_distributed_optimizer_wrapper" opt = npu_distributed_optimizer_wrapper(opt) # Add hook to broadcast variables from rank 0 to all other processes during initialization. hooks = [NPUBroadcastGlobalVariablesHook(0)]
3. 通过配置关闭TensorFlow与NPU冲突的功能。
关闭TensorFlow中的remapping、xla等功能，避免与NPU中相关功能冲突。例如：
config = tf.ConfigProto(allow_soft_placement=True) # 显式关闭remapping功能 config.graph_options.rewrite_options.remapping = RewriterConfig.OFF # 显示关闭memory_optimization功能 config.graph_options.rewrite_options.memory_optimization = RewriterConfig.OFF
4. 配置NPU相关参数
Ascend平台提供了功能调试、性能/精度调优等功能，用户可通过配置使能相关功能，例如enable_dump_debug配置，支持以下取值：
配置示例：
custom_op.parameter_map["enable_dump_debug"].b = True
迁移成功后的脚本可在昇腾AI处理器上执行单Device训练，也可以在多个Device上执行分布式训练。
1）配置训练进程启动依赖的环境变量。
# 配置昇腾软件栈的基础环境变量，包括CANN、TF Adapter依赖的内容。 source /home/HwHiAiUser/Ascend/nnae/set_env.sh source /home/HwHiAiUser/Ascend/tfplugin/set_env.sh # 添加当前脚本所在路径到PYTHONPATH，例如： export PYTHONPATH="$PYTHONPATH:/root/models" # 训练任务ID，用户自定义，不建议使用以0开始的纯数字 export JOB_ID=10066 # 指定昇腾AI处理器逻辑ID，单P训练也可不配置，默认为0，在0卡执行训练 export ASCEND_DEVICE_ID=0
2）执行训练脚本拉起训练进程。
python3 /home/xxx.py
分布式训练需要先配置参与训练的昇腾AI处理器的资源信息，然后再拉起训练进程。当前有两种配置资源信息的方式：通过配置文件（即ranktable文件）或者通过环境变量的方式。下面以配置文件的方式介绍分布式训练的操作。
1）准备配置文件。
配置文件（即ranktable文件）为json格式，示例如下：
{ "server_count":"1", //AI server数目 "server_list": [ { "device":[ // server中的device列表 { "device_id":"0", "device_ip":"192.168.1.8", // 处理器真实网卡IP "rank_id":"0" // rank的标识，rankID从0开始 }, { "device_id":"1", "device_ip":"192.168.1.9", "rank_id":"1" } ], "server_id":"10.0.0.10" //server标识，以点分十进制表示IP字符串 } ], "status":"completed", // ranktable可用标识，completed为可用 "version":"1.0" // ranktable模板版本信息,当前必须为"1.0" }
2）执行分布式训练。
依次设置环境变量配置集群参数，并拉起训练进程。
拉起训练进程0：
# 配置昇腾软件栈的基础环境变量，包括CANN、TF Adapter依赖的内容。 source /home/HwHiAiUser/Ascend/nnae/set_env.sh source /home/HwHiAiUser/Ascend/tfplugin/set_env.sh export PYTHONPATH=/home/test:$PYTHONPATH export JOB_ID=10086 export ASCEND_DEVICE_ID=0 # 当前Device在集群中的唯一索引，与资源配置文件中的索引一致 export RANK_ID=0 # 参与分布式训练的Device数量 export RANK_SIZE=2 export RANK_TABLE_FILE=/home/test/rank_table_2p.json python3 /home/xxx.py
拉起训练进程1：
# 配置昇腾软件栈的基础环境变量，包括CANN、TF Adapter依赖的内容。 source /home/HwHiAiUser/Ascend/nnae/set_env.sh source /home/HwHiAiUser/Ascend/tfplugin/set_env.sh export PYTHONPATH=/home/test:$PYTHONPATH export JOB_ID=10086 export ASCEND_DEVICE_ID=1 # 当前Device在集群中的唯一索引，与资源配置文件中的索引一致 export RANK_ID=1 # 参与分布式训练的Device数量 export RANK_SIZE=2 export RANK_TABLE_FILE=/home/test/rank_table_2p.json python3 /home/xxx.py
以上就是TensorFlow模型迁移训练的相关知识点，您也可以在“昇腾社区在线课程[2]”板块学习视频课程，学习过程中的任何疑问，都可以在“昇腾论坛[3]”互动交流！
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