PyTorch训练，TensorRT部署的简要步骤（采用ONNX中转的方式）

1. 简述

使用PyTorch执行训练，使用TensorRT进行部署有很多种方法，比较常用的是基于INetworkDefinition进行每一层的自定义，这样一来，会反向促使研究者能够对真个网络的细节有更深的理解。

另一种相对简便的方式就是通过ONNX中间转换的形式。本文主要针对该途径进行简单的脉络阐述。

2. 导出ONNX

如果使用的是PyTorch训练框架，可采用其自带的ONNX导出API。

torch.onnx.export()

3. 生成推理引擎

使用TensorRT自带的转换工具trtexec执行ONNX到推理引擎的转换工作。

4. 如何确定哪些OP是不被TRT支持的

执行ONNX到TensorRT推理引擎的转换工作时，难免遇到一些不支持的OP，此时可以通过日志等查看，推荐在转换时添加--verbose以获得更多的过程信息。

trtexec --onnx=<model_path>.onnx --verbose

5. 如何处理不被支持的OP

（1）修改模型

如果可能，尝试修改模型架构，使用TensorRT支持的OP代替不支持的OP。

（2）自定义层

TensorRT允许你创建自定义层（也称为插件）来实现那些原生不支持的OP。这需要一些额外的编程工作，但是可以提供一个解决方案来支持特定的操作。

（3）求助、等待支持

随着TensorRT的不断更新和发展，更多的OP将会得到支持。如果可能的话，你可以等待未来版本中对这些OP的支持

6. 如何自定义，并导入

（1）实现自定义插件

假设你需要实现一个自定义ReLU激活函数作为插件。首先，你需要实现插件类，这里给出一个非常基本的示例框架（不包含完整实现细节）：

#include "NvInfer.h"


class CustomReLUPlugin: public nvinfer1::IPluginV2IOExt {

public:

    // 构造函数、析构函数

    CustomReLUPlugin();

    ~CustomReLUPlugin();

    // 实现基类中的虚函数

    int getNbOutputs() const override;

    nvinfer1::Dims getOutputDimensions(int index, const nvinfer1::Dims* inputs, int nbInputDims) override;

    int enqueue(int batchSize, const void* const* inputs, void** outputs, void* workspace, cudaStream_t stream) override;

    // 序列化、反序列化等其他必要的方法

    // ...

    // 插件的克隆方法

    IPluginV2IOExt* clone() const override;

    // 插件类型和版本，非常重要，确保与模型中的OP名称对应

    const char* getPluginType() const override;

    const char* getPluginVersion() const override;

};

// 实现插件的创建函数，TensorRT在解析模型时会调用此函数来创建插件实例

extern "C" nvinfer1::IPluginV2* createPlugin(const char* name, const nvinfer1::PluginFieldCollection* fc) {

    return new CustomReLUPlugin();

}

（2）注意事项

要确保ONNX模型中的特定操作（OP）能够与自定义插件正确关联，你需要在模型转换或创建时指定对应的插件。这通常涉及以下几点：

插件类型和版本：自定义插件类中的getPluginType和getPluginVersion方法返回的字符串应与你在模型中指定的自定义OP名称相匹配。

模型转换工具：在某些情况下，可能需要使用如onnx2trt这样的工具将ONNX模型转换为TensorRT模型，并在此过程中指明哪些OP应当使用哪些插件。

对于直接使用trtexec的情况，确保ONNX模型中引用的自定义OP名称与插件的getPluginType方法返回的名称一致。这样，当trtexec解析模型时，它会自动查找并使用相应名称的插件处理指定的OP。

（3）编译自定义插件

利用如下编译指令，将上述自定义插件编译成共享库(.so文件)。如何，编译后得到CustomReLUPlugin.so。需要注意的是，编译时，需要链接TensorRT库。

g++ -std=c++11 -shared -o CustomReLUPlugin.so CustomReLUPlugin.cpp -I<path_to_tensorrt_include> -L<path_to_tensorrt_lib> -lnvinfer

（4）调用自定义插件

使用trtexec转换ONNX模型时，通过“--plugins”指定并调用自定义插件共享库。

trtexec --onnx=my_model.onnx --plugins=CustomReLUPlugin.so

（5）链接多个自定义插件

当有多个自定义插件需要链接时，可通过多次调用“--plugins”引用，也可以通过一个“--plugins”后面跟多个共享库，共享库之间由逗号隔开。

trtexec --onnx=my_model.onnx --plugins=CustomPluginA.so --plugins=CustomPluginB.so

trtexec --onnx=my_model.onnx --plugins=CustomPluginA.so,CustomPluginB.so

7. 部署、执行推理

通过trtexec生成的推理引擎文件一般是.plan或.engine文件后缀（也有其他自定义后缀）。此时可以通过TensorRT的C++接口进行加载和推理。

（1）包含必要的头文件

#include <NvInfer.h>

#include <NvInferRuntime.h>

#include <NvInferRuntimeCommon.h>

（2）创建运行时和引擎

使用运行时接口“IRuntime”来反序列化引擎文件，并创建推理引擎“ICudaEngine”。

nvinfer1::IRuntime* runtime = nvinfer1::createInferRuntime(gLogger);

assert(runtime != nullptr);


std::string engineFilePath = "path/to/your/engine.plan";

std::ifstream engineFile(engineFilePath, std::ios::binary);

if (!engineFile) {

    std::cerr << "Failed to open engine file: " << engineFilePath << std::endl;

    return;

}

engineFile.seekg(0, engineFile.end);

long int fsize = engineFile.tellg();

engineFile.seekg(0, engineFile.beg);

std::vector<char> engineData(fsize);

engineFile.read(engineData.data(), fsize);

if (!engineFile) {

    std::cerr << "Failed to read engine file: " << engineFilePath << std::endl;

    return;

}

nvinfer1::ICudaEngine* engine = runtime->deserializeCudaEngine(engineData.data(), fsize, nullptr);

assert(engine != nullptr);

（3）创建执行上下文

创建一个执行上下文“IexecutionContext”，用于管理治理的执行。

nvinfer1::IExecutionContext* context = engine->createExecutionContext();

assert(context != nullptr);

（4）准备输入输出缓冲区

在GPU上为输入和输出分配缓冲区。

void* buffers[engine->getNbBindings()];

for (int i = 0; i < engine->getNbBindings(); ++i) {

    auto bindingSize = getSizeByDataType(engine->getBindingDataType(i)) * volume(engine->getBindingDimensions(i));

    cudaMalloc(&buffers[i], bindingSize);

}

（5）执行推理

使用执行上下文执行推理任务。

context->executeV2(buffers);

（6）处理输出

推理完成后，从输出缓冲区读取网络推理结果，并根据实际情况，执行后处理、解析等操作。

（7）释放资源

整个进程执行结束，释放所有资源。

for (int i = 0; i < engine->getNbBindings(); ++i) {

    cudaFree(buffers[i]);

}

context->destroy();

engine->destroy();

runtime->destroy();

赛先生.AI