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在 Apple 平台上集成和运行 ExecuTorch

作者: Anthony Shoumikhin

适用于 iOS 和 macOS 的 ExecuTorch 运行时作为预构建的 .xcframework 二进制目标的集合进行分发。这些目标与 iOS 和 macOS 设备及模拟器兼容,并且可用于发布和调试模式:

  • executorch- 主要 Runtime 组件

  • backend_coreml- Core ML 后端

  • backend_mps- MPS 后端

  • backend_xnnpack- XNNPACK 后端

  • kernels_custom- 自定义内核

  • kernels_optimized- 优化的内核

  • kernels_portable- 可移植内核(用作参考的天真实现)

  • kernels_quantized- 量化内核

将您的二进制文件与 ExecuTorch 运行时以及导出的 ML 模型使用的任何后端或内核链接。建议将核心运行时链接到直接使用 ExecuTorch 的组件,并将内核和后端链接到主应用程序目标。

注意:要访问日志,请链接到 ExecuTorch 运行时的 Debug 版本,即框架。为了获得最佳性能,请始终链接到交付项的 Release 版本(不带后缀的交付项),该版本已删除所有日志记录开销。executorch_debug_debug

集成

设置

CMake

构建 Xcode 项目需要 CMake。通过 homebrew 安装不会 通常有效;相反,请安装打包的应用程序和命令行工具 全球:

  1. 从 https://cmake.org/download 下载 macOS 安装程序.dmg

  2. 打开.dmg

  3. 将 CMake 应用程序拖到文件夹中/Applications

  4. 在终端中,安装命令行工具:sudo /Applications/CMake.app/Contents/bin/cmake-gui --install

Swift 包管理器

预构建的 ExecuTorch 运行时、后端和内核以 Swift PM 包的形式提供。

Xcode 代码

在 Xcode 中,转到 。将 ExecuTorch 存储库的 URL 粘贴到搜索栏中并选择它。确保将分支名称更改为所需的 ExecuTorch 版本,例如“0.4.0”,或者只使用“最新”分支名称来获取最新的稳定版本。File > Add Package Dependencies

然后选择哪个 ExecuTorch 框架应该链接到哪个目标。

单击下面的屏幕截图,观看有关如何在 iOS 上添加包并运行简单 ExecuTorch 模型的演示视频

在 Apple 平台上集成和运行 ExecuTorch

命令行界面

将 ExecuTorch 上的包和目标依赖项添加到您的包文件中,如下所示:

// swift-tools-version:5.0
import PackageDescription

let package = Package(
  name: "YourPackageName",
  products: [
    .library(name: "YourPackageName", targets: ["YourTargetName"]),
  ],
  dependencies: [
    // Use "latest" branch name for the latest stable build.
    .package(url: "https://github.com/pytorch/executorch.git", .branch("0.4.0"))
  ],
  targets: [
    .target(
      name: "YourTargetName",
      dependencies: [
        .product(name: "executorch", package: "executorch"),
        .product(name: "xnnpack_backend", package: "executorch")
      ]),
  ]
)

然后检查一切是否正常工作:

cd path/to/your/package

swift package resolve

# or just build it
swift build

本地构建

集成 ExecuTorch 运行时的另一种方法是从本地源代码构建必要的组件并链接到它们。这条路线更复杂,但肯定是可行的。

  1. 安装 Xcode 15+ 和命令行工具:

xcode-select --install
  1. 克隆 ExecuTorch:

git clone https://github.com/pytorch/executorch.git --recursive --depth 1
cd executorch
  1. 设置 Python 3.10+ 并激活虚拟环境:

python3 -m venv .venv
source .venv/bin/activate
  1. 安装 Cmake 和其他有用的 PyPI 包:

pip install --upgrade cmake pip zstd
  1. 如果您还计划构建所需的依赖项,包括 Core MLMPS 等后端所需的依赖项:

./install_requirements.sh

# Optional dependencies for Core ML backend.
./backends/apple/coreml/scripts/install_requirements.sh

# And MPS backend.
./backends/apple/mps/install_requirements.sh
  1. 使用提供的脚本构建 .xcframeworks:

./build/build_apple_frameworks.sh --help

例如,以下调用将为 Apple 平台构建 ExecuTorch 运行时和所有当前可用的内核和后端:

./build/build_apple_frameworks.sh --coreml --custom --mps --optimized --portable --quantized --xnnpack

构建成功完成后,可以在目录中找到生成的框架。 将它们复制到您的项目中,并将它们与您的目标相关联。cmake-out

运行时 API

查看 C++ 运行时 API 教程,了解有关如何加载和运行导出的模型的更多信息。建议使用适用于 macOS 或 iOS 的 C++ API,如果需要,请使用 Objective-C++ 和 Swift 代码进行包装,以便为其他组件公开。请参阅 演示应用程序 作为此类设置的示例。

一旦与运行时框架链接,目标现在可以导入所有 ExecuTorch 公共标头。例如,在 Objective-C++ 中:executorch

#import <ExecuTorch/ExecuTorch.h>
#import <executorch/extension/module/module.h>

或者在 Swift 中:

import ExecuTorch

注意:导入 ExecuTorch 伞形头文件(或 Swift 中的 ExecuTorch 模块)仅提供对日志记录 API 的访问。您仍然需要根据需要显式导入其他运行时标头,例如 .除了下面描述的日志记录之外,Objective-C 或 Swift 中不支持其他运行时 API。module.h

伐木

我们提供了额外的 API 来登录 Objective-C 和 Swift,作为内部 ExecuTorch 机制的轻量级包装器。要使用它,只需在 Objective-C 中导入主框架头文件即可。然后使用接口(或 Swift 中的类)订阅您自己的协议实现(或在 Swift 中)来监听日志事件。ExecuTorchLogLogExecuTorchLogSinkLogSink

#import <ExecuTorch/ExecuTorch.h>
#import <os/log.h>

@interface MyClass : NSObject<ExecuTorchLogSink>
@end

@implementation MyClass

- (instancetype)init {
  self = [super init];
  if (self) {
#if DEBUG
    [ExecuTorchLog.sharedLog addSink:self];
#endif
  }
  return self;
}

- (void)dealloc {
#if DEBUG
  [ExecuTorchLog.sharedLog removeSink:self];
#endif
}

#if DEBUG
- (void)logWithLevel:(ExecuTorchLogLevel)level
           timestamp:(NSTimeInterval)timestamp
            filename:(NSString *)filename
                line:(NSUInteger)line
             message:(NSString *)message {
  NSString *logMessage = [NSString stringWithFormat:@"%@:%lu %@", filename, (unsigned long)line, message];
  switch (level) {
    case ExecuTorchLogLevelDebug:
      os_log_with_type(OS_LOG_DEFAULT, OS_LOG_TYPE_DEBUG, "%{public}@", logMessage);
      break;
    case ExecuTorchLogLevelInfo:
      os_log_with_type(OS_LOG_DEFAULT, OS_LOG_TYPE_INFO, "%{public}@", logMessage);
      break;
    case ExecuTorchLogLevelError:
      os_log_with_type(OS_LOG_DEFAULT, OS_LOG_TYPE_ERROR, "%{public}@", logMessage);
      break;
    case ExecuTorchLogLevelFatal:
      os_log_with_type(OS_LOG_DEFAULT, OS_LOG_TYPE_FAULT, "%{public}@", logMessage);
      break;
    default:
      os_log(OS_LOG_DEFAULT, "%{public}@", logMessage);
      break;
  }
}
#endif

@end

Swift 版本:

import ExecuTorch
import os.log

public class MyClass {
  public init() {
    #if DEBUG
    Log.shared.add(sink: self)
    #endif
  }
  deinit {
    #if DEBUG
    Log.shared.remove(sink: self)
    #endif
  }
}

#if DEBUG
extension MyClass: LogSink {
  public func log(level: LogLevel, timestamp: TimeInterval, filename: String, line: UInt, message: String) {
    let logMessage = "\(filename):\(line) \(message)"
    switch level {
    case .debug:
      os_log(.debug, "%{public}@", logMessage)
    case .info:
      os_log(.info, "%{public}@", logMessage)
    case .error:
      os_log(.error, "%{public}@", logMessage)
    case .fatal:
      os_log(.fault, "%{public}@", logMessage)
    default:
      os_log("%{public}@", logMessage)
    }
  }
}
#endif

注意:在该示例中,当代码不是为 Debug 模式构建时,即宏未定义或等于零,则会有意剥离日志。DEBUG

故障 排除

缺少 operator 或 backend

如果在链接到某个 ExecuTorch 库后,您在运行时仍然遇到未注册的内核或后端错误,您可能需要使用 or 链接器标志在应用程序启动时强制注册相应的组件,例如,.-all_load-force_load $(BUILT_PRODUCTS_DIR)/<library_name>-force_load $(BUILT_PRODUCTS_DIR)/libkernels_portable-ios-release.a

斯威夫特 PM

如果 Swift PM 抱怨软件包内容的校验和不匹配,请尝试清理缓存:

rm -rf ~/Library/Caches/org.swift.swiftpm

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