tensorflow源码解析之framework-device

目录

  1. 什么是设备
  2. 设备属性描述
  3. device_base
  4. 关系图
  5. 涉及的文件
  6. 迭代记录

1. 什么是设备

“设备”是一个很容易引起混淆的概念,在TF中,设备device专指能够执行实际计算的计算设备,比如CPU,GPU,SYNC设备等等。因此,一定要跟机器的概念区分开,一台机器可以包含多个设备。

2. 设备属性描述

对设备有了一个清晰的概念之后,我们看下TF为了描述设备属性准备的proto,DeviceAttributes:

message DeviceAttributes {
    string name = 1;
    string device_type = 2;//设备类型
    int64 memory_limit = 4;//内存大小
    DeviceLocality locality = 5;//平台相关的,为支持数据有效传输而准备的数据
    fixed64 incarnation = 6;//每个设备在初始化后会被赋予一个全局唯一的编号,这个编号必须不能为0
    string physical_device_desc = 7;//该设备所对应的物理设备的字符串描述
};

关于其中locality字段的详细含义,笔者还没找到具体的应用,有知道的读者还请告知。

3. device_base

DeviceAttributes只是对设备属性的一些简单描述,真正的设备基类是DeviceBase,我们来看一下它的结构:

class DeviceBase {
  public:
    explicit DeviceBase(Env* env) : env_(env){}
    //...
  private:
    Env* const env_;
    CpuWorkerThreads* cpu_worker_threads_ = nullptr;
    GpuDeviceInfo* gpu_device_info_ = nullptr;
    Eigen::ThreadPoolDevice* eigen_cpu_device_ = nullptr;
};

我们看到,DeviceBase构造函数的参数是Env指针,这里的Env在lib文件夹中定义,是对操作系统相关功能的统一封装,包括了文件系统等功能,使framework的实现尽量对操作系统层透明。
另外,DeviceBase的私有成员中,还出现了两个没见过的类,分别是CpuWorkerThreads和GpuDeviceInfo,我们分别看下它们的定义:

struct CpuWorkerThreads {
    int num_threads = 0;
    thread::ThreadPool* workers = nullptr;
}
struct GpuDeviceInfo {
    perftools::gputools::Stream* stream = nullptr;
    DeviceContext* default_context = nullptr;
    EventMgr* event_mgr = nullptr;
    int gpu_id = -1;
};

可以看出,前者是一个对线程池的简单封装,后者用于描述GPU相关的信息,其中的stream是流执行器,我们在后面会详细介绍。EventMgr是一个事件管理器,用于响应特殊的事件。那么DeviceContext是什么呢?

class DeviceContext : public core::RefCounted {
  public:
    //...
    virtual void CopyCPUTensorToDevice(const Tensor* cpu_tensor, Device* device, Tensor* device_tensor, StatusCallback done) const;
    virtual void CopyDeviceTensorToCPU(const Tensor* device_tensor, StringPiece tensor_name, Device* device, Tensor* cpu_tensor, StatusCallback done);
};

它是一个基于引用计数的类,主要的API包含CPU和设备之间的张量拷贝。也就是说,任何一个GPU设备都包含了CPU张量与设备张量之间相互拷贝的API接口。

到这里我们总结一下,DeviceBase针对CPU设备,包含了一个CPU的线程池,和一个eigen_cpu_device,而对于GPU设备,包含了一个GpuDeviceInfo,这个结构中除了包含GPU执行器、事件响应器之外,还包含了一个DeviceContext,这个结构中包含了CPU和GPU之间相互拷贝张量的API。

4. 关系图

graph LR DeviceBase-.包含.->CpuWorkerThreads CpuWorkerThreads-.包含.->thread::ThreadPool DeviceBase-.包含.->GpuDeviceInfo GpuDeviceInfo-.包含.->DeviceContext core::RefCounted-->|派生|DeviceContext DeviceBase-.包含.->Eigen::ThreadPoolDevice DeviceContext-.包含.->CopyCPUTensorToDevice DeviceContext-.包含.->CopyDeviceTensorToCPU

5. 涉及的文件

  • device_attributes
  • device_base

6. 迭代记录

  • v1.0 2018-08-28 文档创建
  • v2.0 2018-09-09 文档重构

github地址

posted on 2018-08-28 13:13  jicanghai  阅读(1635)  评论(0编辑  收藏  举报

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