record记录文件

record文件，为基于protobuf协议的序列化数据结构文件，记录量化场景量化因子Scale/Offset，稀疏场景各稀疏层间的级联关系等，通过该文件、压缩配置文件以及原始网络模型文件，生成压缩后的模型文件。

convert_model接口record原型定义

convert_model接口场景record文件对应的protobuf原型定义为（或查看AMCT安装目录/amct_tensorflow/proto/scale_offset_record_tf.proto文件）：

syntax = "proto2";
package AMCTTensorflow;

// this proto is designed for convert_model API
message SingleLayerRecord {
    optional float scale_d = 1;
    optional int32 offset_d = 2;
    repeated float scale_w = 3;
    repeated int32 offset_w = 4;
    // convert_model does not support this field [shift_bit] yet
    repeated uint32 shift_bit = 5;
    optional bool skip_fusion = 9 [default = false];
}

message MapFiledEntry {
    optional string key = 1;
    optional SingleLayerRecord value = 2;
}

message ScaleOffsetRecord {
    repeated MapFiledEntry record = 1;
}

该场景下对应参数说明如下：

消息	是否必填	类型	字段	说明
SingleLayerRecord	-	-	-	包含了量化层所需要的所有量化因子记录信息。
	optional	float	scale_d	数据量化scale因子，仅支持对数据进行统一量化。
	optional	int32	offset_d	数据量化offset因子，仅支持对数据进行统一量化。
	repeated	float	scale_w	权重量化scale因子，支持标量（对当前层的权重进行统一量化），向量（对当前层的权重按channel_wise方式进行量化）两种模式，仅支持卷积层(Conv2D)、Depthwise卷积层（DepthwiseConv2dNative）、反卷积层（Conv2DBackpropInput）类型进行channel_wise量化模式。
	repeated	int32	offset_w	权重量化offset因子，同scale_w一样支持标量和向量两种模式，且需要同scale_w维度一致，当前不支持权重带offset量化模式，offset_w仅支持0。
	repeated	uint32	shift_bit	移位因子。convert_model接口场景下预留字段，当前不支持，不需要配置。
	optional	bool	skip_fusion	配置当前层是否要跳过Conv+BN融合、Depthwise_Conv+BN融合、Group_conv+BN融合、BatchNorm融合，默认为false，即当前层要做上述融合。
ScaleOffsetRecord	-	-	-	map结构，为保证兼容性，采用离散的map结构。
ScaleOffsetRecord	repeated	MapFiledEntry	record	每个record对应一个量化层的量化因子记录；record包括两个成员： key为所记录量化层的layer name。 value对应SingleLayerRecord定义的具体量化因子。
MapFiledEntry	optional	string	key	层名。
MapFiledEntry	optional	SingleLayerRecord	value	量化因子配置。

对于optional字段，由于protobuf协议未对重复出现的值报错，而是采用覆盖处理，因此出现重复配置的optional字段内容时会默认保留最后一次配置的值，需要用户自己保证文件的正确性。

量化、稀疏场景record原型定义

量化或稀疏场景record文件对应的protobuf原型定义为（或查看AMCT安装目录/amct_tensorflow/proto/inner_scale_offset_record_tf.proto文件）：

syntax = "proto2";
import "amct_tensorflow/proto/basic_info.proto";
package AMCTTensorflow;

// this proto is designed for amct tools
message InnerSingleLayerRecord {
    optional float scale_d = 1;
    optional int32 offset_d = 2;
    repeated float scale_w = 3;
    repeated int32 offset_w = 4;
    repeated uint32 shift_bit = 5;
    // the cluster of nuq, only nuq layer has this field;
    repeated int32 cluster = 6;
    optional bool skip_fusion = 9 [default = false];
    optional string dst_type = 10 [default = 'INT8'];
    repeated string prune_producer = 11;
    repeated string prune_consumer = 12;
    repeated float tensor_balance_factor = 13;
    optional string act_type = 14 [default = 'INT8'];
    optional string wts_type = 15 [default = 'INT8'];
}

message InnerMapFiledEntry {
    optional string key = 1;
    optional InnerSingleLayerRecord value = 2;
}

message InnerScaleOffsetRecord {
    repeated InnerMapFiledEntry record = 1;
    repeated PruneRecord prune_record = 2;
}

message PruneRecord {
    repeated PruneNode producer = 1;
    repeated PruneNode consumer = 2;
    optional PruneNode selective_prune = 3;
}

message PruneNode {
    required string name = 1;
    repeated AMCTProto.AttrProto attr = 2;
}

该场景下对应参数说明如下：

消息	是否必填	类型	字段	说明
InnerSingleLayerRecord	-	-	-	包含了量化层所需要的所有量化因子记录信息。
	optional	float	scale_d	数据量化scale因子，仅支持对数据进行统一量化。
	optional	int32	offset_d	数据量化offset因子，仅支持对数据进行统一量化。
	repeated	float	scale_w	权重量化scale因子，支持标量（对当前层的权重进行统一量化），向量（对当前层的权重按channel_wise方式进行量化）两种模式，仅支持卷积层(Conv2D)、Depthwise卷积层（DepthwiseConv2dNative）、反卷积层（Conv2DBackpropInput）类型进行channel_wise量化模式。
	repeated	int32	offset_w	权重量化offset因子，同scale_w一样支持标量和向量两种模式，且需要同scale_w维度一致，当前不支持权重带offset量化模式，offset_w仅支持0。
	repeated	uint32	shift_bit	移位因子。只有训练后量化简易配置文件配置了joint_quant参数，shift_bit参数才会写入record文件。
	repeated	int32	cluster	聚类中心。只有非均匀量化场景下需要使能该字段，该版本不支持该字段。
	optional	bool	skip_fusion	配置当前层是否要跳过Conv+BN融合、Depthwise_Conv+BN融合、Group_conv+BN融合、BatchNorm融合，默认为false，即当前层要做上述融合。
	optional	string	dst_type	量化位宽，包括INT8和INT4两种量化类型。该字段仅量化感知训练场景使用。当前版本仅支持INT8量化。
	repeated	string	prune_producer	稀疏的producer，可稀疏结点间级联关系的根节点。该字段仅稀疏场景下使用。
	repeated	string	prune_consumer	稀疏的consumer，可稀疏结点间级联关系的下游节点。该字段仅稀疏场景下使用。
	repeated	float	tensor_balance_factor	均衡量化因子。该字段仅量化数据均衡预处理场景使用。
	optional	string	act_type	数据量化位宽，包括INT8和INT16两种量化类型。该字段仅训练后量化场景使用。当前版本仅支持INT8量化。
	optional	string	wts_type	权重量化位宽，仅支持INT8量化类型。该字段仅训练后量化场景使用。
InnerScaleOffsetRecord	-	-	-	map结构，为保证兼容性，采用离散的map结构。
	repeated	InnerMapFiledEntry	record	每个record对应一个量化层的量化因子记录；record包括两个成员： key为所记录量化层的layer name。 value对应SingleLayerRecord定义的具体量化因子。
	repeated	PruneRecord	prune_record	稀疏信息的记录。
InnerMapFiledEntry	optional	string	key	层名。
InnerMapFiledEntry	optional	InnerSingleLayerRecord	value	量化因子配置。
PruneRecord	-	-	-	稀疏信息的记录。
	repeated	PruneNode	producer	稀疏的producer，可稀疏结点间级联关系的根节点。例如conv1>bn>relu>conv2都可以稀疏，且bn、relu、conv2都会受到conv1稀疏的影响，则bn、relu、conv2是conv1的consumer；conv1是bn、relu、conv2的producer。
	repeated	PruneNode	consumer	稀疏的consumer，可稀疏结点间级联关系的下游节点。例如conv1>bn>relu>conv2都可以稀疏，且bn、relu、conv2都会受到conv1稀疏的影响，则bn、relu、conv2是conv1的consumer；conv1是bn、relu、conv2的producer。
	optional	PruneNode	selective_prune	4选2结构化稀疏节点。由于硬件约束，Atlas 200/300/500 推理产品、Atlas 推理系列产品、Atlas 训练系列产品不支持4选2结构化稀疏特性：使能后获取不到性能收益。
PruneNode	-	-	-	稀疏的节点。
	required	string	name	节点名称。
	repeated	AMCTProto.AttrProto	attr	节点属性。

record记录文件

最终生成的record文件格式为record.txt，文件内容根据特性不同划分如下。

训练后量化特性record文件

record {
  key: "conv2d/Conv2D"
  value {
    scale_d: 1.541161146e-05
    offset_d: -32768
    scale_w: 0.007854792
    scale_w: 0.0077705383
    offset_w: 0
    offset_w: 0
    shift_bit: 12         //只有训练后量化简易配置文件配置了joint_quant参数，record文件中才会记录shift_bit信息
    shift_bit: 13
    act_type: "INT8"
    wts_type: "INT8"
  }
}

量化感知训练特性record文件

对于一般量化层配置需要包含scale_d、offset_d、scale_w、offset_w、shift_bit参数，对于AvgPool因为没有权重，因此不能配置scale_w、offset_w参数。文件内容示例如下（如下示例以inner_scale_offset_record.proto原型文件对应的量化因子为例进行说明）：

record {
  key: "fc4/Tensordot/MatMul"
  value {
    scale_d: 0.0798481479
    offset_d: 1
    scale_w: 0.00297622895
    offset_w: 0
    shift_bit: 1
    dst_type: "INT8"
  }
}
record {
  key: "conv2d/Conv2D"
  value {
    scale_d: 0.00392156886
    offset_d: -128
    scale_w: 0.00106807391
    scale_w: 0.00104224426
    offset_w: 0
    offset_w: 0
    shift_bit: 1
    shift_bit: 1
    dst_type: "INT8"
  }
}

量化数据均衡预处理特性record文件，内容示例如下：

record {
  key: "matmul_1"
  value {
    scale_d: 0.00784554612
    offset_d: -1
    scale_w: 0.00778095098
    offset_w: 0
    shift_bit: 2
    tensor_balance_factor: 0.948409557
    tensor_balance_factor: 0.984379828
  }
}
record {
  key: "conv_1"
  value {
    scale_d: 0.00759239076
    offset_d: -4
    scale_w: 0.0075149606
    offset_w: 0
    shift_bit: 1
    tensor_balance_factor: 1.04744744
    tensor_balance_factor: 1.44586647
  }
}

通道稀疏特性record文件记录各稀疏层间的级联关系，文件内容示例如下：

prune_record {
  producer {
    name: "conv_1"
    attr {
      name: "type"
      type: STRING
      s: "Conv2D"
    }
    attr {
      name: "begin"
      type: INT
      i: 0
    }
    attr {
      name: "end"
      type: INT
      i: 64
    }
  }
  consumer {
    name: "BN_1"
    attr {
      name: "type"
      type: STRING
      s: "FusedBatchNormV3"
    }
    attr {
      name: "begin"
      type: INT
      i: 0
    }
    attr {
      name: "end"
      type: INT
      i: 64
    }
  }
}

结构化稀疏特性record文件内容示例如下：

prune_record {
  selective_prune {
    name: "conv2d/Conv2D"
    attr {
      name: "mask_shape"
      type: INTS
      ints: 3
      ints: 3
      ints: 3
      ints: 32
    }
  }
}

父主题： 附录