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LayerNorm Tiling

功能说明

Ascend C提供一组LayerNorm Tiling API,方便用户获取LayerNorm kernel计算时所需的Tiling参数。

获取Tiling参数主要分为如下两步:

  1. 先通过GetLayerNormMaxMinTmpSize获取LayerNorm接口计算所需最大和最小临时空间大小,用于合理分配计算空间。
    kernel侧LayerNorm接口的计算需要开发者预留/申请临时空间,GetLayerNormMaxMinTmpSize用于在host侧获取预留/申请的最大最小临时空间大小,开发者基于此范围选择合适的空间大小作为Tiling参数传递到kernel侧使用。
    • 为保证功能正确,预留/申请的临时空间大小不能小于最小临时空间大小;
    • 在最小临时空间-最大临时空间范围内,随着临时空间增大,kernel侧接口计算性能会有一定程度的优化提升。为了达到更好的性能,开发者可以根据实际的内存使用情况进行空间预留/申请。
  2. 通过GetLayerNormNDTillingInfo获取LayerNorm kernel侧接口所需tiling参数,需要传入输入shape,剩余的可供LayerNorm接口计算的空间大小和计算的数据类型。

    LayerNorm Tiling结构体的定义如下,开发者无需关注该Tiling结构的具体信息,只需要传递到kernel侧,传入LayerNorm高阶API接口,直接进行使用即可。

    struct LayerNormTiling {
        uint32_t bLength = 0;
        uint32_t sLength = 0;
        uint32_t hLength = 0;
        uint32_t originalHLength = 0;
        uint32_t inputXSize = 0;
        uint32_t meanVarSize = 0;
        uint32_t numberOfTmpBuf = 0;
        uint32_t meanTmpTensorPos = 0;
        uint32_t meanTmpTensorSize = 0;
        uint32_t varianceTmpTensorPos = 0;
        uint32_t varianceTmpTensorSize = 0;
        uint32_t tmpBufSize = 0;
        uint32_t oneTmpSize = 0;
        uint32_t firstTmpStartPos = 0;
        uint32_t secondTmpStartPos = 0;
        uint32_t thirdTmpStartPos = 0;
        uint32_t loopRound = 0;
        uint32_t inputRoundSize = 0;
        uint32_t inputTailSize = 0;
        uint32_t inputTailPos = 0;
        uint32_t meanVarRoundSize = 0;
        uint32_t meanVarTailSize = 0;
        uint32_t meanVarTailPos = 0;
        uint32_t bshCurLength = 0;
        uint32_t bsCurLength = 0;
        float lastDimValueBack = 0.0;
    };

函数原型

1
void GetLayerNormMaxMinTmpSize(const ge::Shape& srcShape, const uint32_t typeSize, const bool isReuseSource, uint32_t& maxValue, uint32_t& minValue)
1
void GetLayerNormNDTillingInfo(const ge::Shape& srcShape, const uint32_t stackBufferSize, const uint32_t typeSize, const bool isReuseSource, optiling::LayerNormTiling& tilling)

参数说明

表1 GetLayerNormMaxMinTmpSize接口参数列表

接口

输入/输出

功能

srcShape

输入

输入数据inputX的shape信息{B, S, storageHLength, originHLength},包括当前输入的inputX的shape信息,以及地址对齐前(如存在H轴补齐操作)的原有shape信息 。

在API支持的场景下,storageHLength和originHLength保持一致。

typeSize

输入

算子输入的数据类型大小,单位为字节。比如算子输入的数据类型为half,此处应传入2。

isReuseSource

输入

是否复用源操作数的内存空间,与LayerNorm接口一致。

maxValue

输出

输出LayerNorm接口所需的tiling信息(最大临时空间大小)。

LayerNorm接口能完成计算所需的最大临时空间大小,超出该值的空间不会被该接口使用。在最小临时空间-最大临时空间范围内,随着临时空间增大,kernel侧接口计算性能会有一定程度的优化提升。为了达到更好的性能,开发者可以根据实际的内存使用情况进行空间预留/申请。

说明:

maxValue仅作为参考值,有可能大于Unified Buffer剩余空间的大小,该场景下,开发者需要根据Unified Buffer剩余空间的大小来选取合适的临时空间大小。

minValue

输出

输出LayerNorm接口所需的tiling信息(最小临时空间大小)。

LayerNorm接口能完成计算所需最小临时空间大小。为保证功能正确,接口计算时预留/申请的临时空间不能小于该数值。

表2 GetLayerNormNDTillingInfo接口参数列表

参数名称

输入/输出

含义

srcShape

输入

输入数据inputX的shape信息{B, S, storageHLength, originHLength},包括当前输入的inputX的shape信息,以及地址对齐前(如存在H轴补齐操作)的原有shape信息。

stackBufferSize

输入

可供Layernorm接口使用的空间大小,单位Byte。

typeSize

输入

算子输入的数据类型大小,单位为字节。比如算子输入的数据类型为half,此处应传入2。

isReuseSource

输入

是否可以复用inputX的内存空间。

tilling

输出

输入数据的切分信息。

返回值

调用示例

如下样例介绍了使用LayerNorm高阶API时host侧获取Tiling参数的流程以及该参数如何在kernel侧使用。样例中输入Tensor的shape大小为[2, 16, 64],输入的数据类型为half。

  1. 将LayerNormTiling结构体参数增加至TilingData结构体,作为TilingData结构体的一个字段。
    BEGIN_TILING_DATA_DEF(TilingData)               // 注册一个tiling的类,以tiling的名字作为入参
      TILING_DATA_FIELD_DEF(uint32_t, totalLength); // 添加tiling字段,总计算数据量
      TILING_DATA_FIELD_DEF(uint32_t, tileNum);     // 添加tiling字段,每个核上总计算数据分块个数
      ...                                           // 添加其他tiling字段
      TILING_DATA_FIELD_DEF_STRUCT(LayerNormTiling, layernormTilingData); // 将LayerNormTiling结构体参数增加至TilingData结构体
    END_TILING_DATA_DEF;
  2. Tiling实现函数中,首先调用GetLayerNormMaxMinTmpSize接口获取LayerNorm接口能完成计算所需最大/最小临时空间大小,根据该范围结合实际的内存使用情况设置合适的空间大小,然后调用GetLayerNormNDTillingInfo接口根据输入shape、剩余的可供计算的空间大小等信息获取LayerNorm kernel侧接口所需tiling参数。
    namespace optiling {
    const uint32_t BLOCK_DIM = 8;
    const uint32_t TILE_NUM = 8;
    static ge::graphStatus TilingFunc(gert::TilingContext* context)
    {
        TilingData tiling;
        uint32_t totalLength = context->GetInputTensor(0)->GetShapeSize();
        context->SetBlockDim(BLOCK_DIM);
        tiling.set_totalLength(totalLength);
        tiling.set_tileNum(TILE_NUM);
        // 设置其他Tiling参数
        ...
        // {B, S, storageHLength, originHLength}
        std::vector<int64_t> shapeVec = {2, 16, 64, 64};
        ge::Shape srcShape(shapeVec);
        // 本样例中仅做为样例说明,通过GetLayerNormMaxMinTmpSize获取最小值并传入,来保证功能正确,开发者可以根据需要传入合适的空间大小
        uint32_t max;
        uint32_t min;
        AscendC::GetLayerNormMaxMinTmpSize(srcShape, sizeof(half), false, max, min);
        // 获取Layernorm Tiling参数
        AscendC::GetLayerNormNDTillingInfo(srcShape, min, sizeof(half), false, tiling.layernormTilingData); 
         ... // 其他逻辑
        tiling.SaveToBuffer(context->GetRawTilingData()->GetData(), context->GetRawTilingData()->GetCapacity());
        context->GetRawTilingData()->SetDataSize(tiling.GetDataSize());
        context->SetTilingKey(1);
        return ge::GRAPH_SUCCESS;
    }
    } // namespace optiling
  3. 对应的kernel侧通过在核函数中调用GET_TILING_DATA获取TilingData,继而将TilingData中的LayerNormTiling信息传入LayerNorm接口参与计算。完整的kernel侧样例请参考LayerNorm
    extern "C" __global__ __aicore__ void func_custom(GM_ADDR x, GM_ADDR y, GM_ADDR z, GM_ADDR workspace, GM_ADDR tiling)
    {
        GET_TILING_DATA(tilingData, tiling);
        KernelFunc op;
        op.Init(x, y, z, tilingData.totalLength, tilingData.tileNum,tilingData.layernormTilingData);
        if (TILING_KEY_IS(1)) {
            op.Process();
        }
    }
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