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ncnn openmp 最佳实践
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### ncnn占用过多cpu资源
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使用ncnn推理运算,cpu占用非常高甚至所有核心占用都接近100%。
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如果还有其它线程或进程需要较多的cpu资源,运行速度下降严重。
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### cpu占用高的根本原因
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1. ncnn使用openmp API控制多线程加速推理计算。默认情况下,线程数等于cpu内核数。如果推理需要高频率运行,必然占用大部分
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cpu资源。
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2. openmp内部维护一个线程池,线程池最大可用线程数等于cpu内核数。(核心过多时最大限制是15?)获取和归还线程时需要同步。
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为了提高效率,几乎所有omp实现都使用了自旋锁同步(simpleomp除外)。自旋锁默认的spin time是200ms。因此一个线程被调度后,
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需要忙等待最多200ms。
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### 为什么使用vulkan加速后cpu占用依然很高。
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1. 加载参数文件时也使用了openmp,这部分是在cpu上运行的。
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2. 显存上传前和下载后的 fp32 fp16转换是在cpu上执行的,这部分逻辑也使用了openmp。
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### 解决方法
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1. 绑核
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如果使用有大小核cpu的设备,建议通过ncnn::set_cpu_powersave(int)绑定大核或小核,注意windows系统不支持绑核。顺便说一下,ncnn支持不同的模型运行在不同的核心。假设硬件平台有2个大核,4个小核,你想把netA运行在大核,netB运行在小核。
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可以通过std::thread or pthread创建两个线程,运行如下代码:
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void thread_1()
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{
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ncnn::set_cpu_powersave(2); // bind to big cores
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netA.opt.num_threads = 2;
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}
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void thread_2()
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{
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ncnn::set_cpu_powersave(1); // bind to little cores
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netB.opt.num_threads = 4;
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}
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2. 使用更少的线程数。
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通过ncnn::set_omp_num_threads(int)或者net.opt.num_threads字段设置线程数为cpu内核数的一半或更小。如果使用clang的libomp,
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建议线程数不超过8,如果使用其它omp库,建议线程数不超过4。
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3. 减小openmp blocktime。
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可以修改ncnn::set_kmp_blocktime(int)或者修改net.opt.openmp_blocktime,这个参数是ncnn API设置的spin time,默认是20ms。
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可以根据情况设置更小的值,或者直接改为0。
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局限:目前只有clang的libomp库有实现,vcomp和libgomp都没有相应接口,如果不是使用clang编译的,这个值默认还是200ms。
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如果使用vcomp或libgomp, 可以使用环境变量OMP_WAIT_POLICY=PASSIVE禁用spin time,如果使用simpleomp,不需要设置这个参数。
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4. 限制openmp线程池可用线程数量。
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即使减小了openmp线程数量,cpu占用率仍然可能会很高。这在cpu核心特别多的服务器上比较常见。这是因为线程池中的等待线程使用
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自旋锁忙等待,可以通过限制线程池可用线程数量减轻这种影响。
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一般可以通过设置OMP_THREAD_LIMIT环境变量。simpleomp目前不支持这一特性,不需要设置。注意这个环境变量仅在程序启动前设置才有效。
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5. 完全禁用openmp
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如果只有一个cpu核心,或者使用vulkan加速,建议关闭openmp, cmake编译时指定-DNCNN_OPENMP=OFF即可。
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