快速入门

本章节提供了一个简单的样例，帮助用户快速体验运用mxIndex进行检索的流程。

假定有业务需要使用到暴搜（Flat）算法，底库大小为100w，维度是512维，需要检索的向量是128个，topk是10，编写一个Demo调用Index接口大致步骤如下：

1. 已完成mxIndex的安装部署。

   安装部署完成后，再检查以下环境变量是否都配置完成；根据个人安装目录不同，环境变量路径不同，以下为本次配置的环境变量：

   export LD_LIBRARY_PATH=/opt/OpenBLAS/lib:$LD_LIBRARY_PATH

   export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/lib:$LD_LIBRARY_PATH

   export LD_LIBRARY_PATH=/home/work/FeatureRetrieval/mxIndex/host/lib:$LD_LIBRARY_PATH

   export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/faiss/faiss1.7.1/lib/:$LD_LIBRARY_PATH

   export MX_INDEX_MODELPATH=/home/work/FeatureRetrieval/mxIndex/modelpath/

   source /usr/local/Ascend/ascend-toolkit/set_env.sh

2. 生成Flat和AICPU算子。
   1. 按照如下方法生成Flat算子：

      用法	python3 flat_generate_model.py -d <dim> --cores <core_num> -p <process_id> -pool <pool_size> -t <npu_type>
      参数名称	<dim>：特征向量维度D。 <core_num>：昇腾AI处理器AI Core的个数，默认值为“2”。不指定该值时，根据<npu_type>配置：当npu_type配置为310时，<core_num>配置为2；当npu_type配置为310P时，<core_num>配置为8。 <process_id>：批量生成算子多进程调度的进程ID，默认值为“0”，无需设置。 <pool_size>：批量生成算子多进程调度的进程池大小，默认值为“10”。 <npu_type>：硬件形态，当前<npu_type>支持Atlas 200/300/500 推理产品以及Atlas 推理系列产品（配置Ascend 310P AI处理器），取值范围分别为：310、310P，默认为“310”。
      说明	执行此命令，用户可以得到一组距离计算算子模型文件，用户需要自行修改命令中参数。
      约束说明	dim ∈ {32, 64, 128, 256, 384, 512, 1024, 2048}（2048只支持L2距离） 0 ≤ pool_size ≤ 32

   2. 按照如下方法生成AICPU算子：

      用法	python3 aicpu_generate_model.py --cores <core_num> -p <process_id> -t <npu_type>
      参数名称	<core_num>：昇腾AI处理器AI Core的个数，默认为“2”。（预留参数，暂不使用） <process_id>：批量生成算子多进程调度的进程ID，默认值为“0”，无需设置。 <npu_type>：硬件形态，当前<npu_type>支持Atlas 200/300/500 推理产品以及Atlas 推理系列产品（配置Ascend 310P AI处理器），取值范围分别为：310、310P，默认为“310”。
      说明	执行此命令，用户可以得到一组算子模型文件。 AICPU算子模型文件只需生成一次，会全部生成所有算法的算子。

3. 构造demo，过程包括：
   1. Demo中引入暴搜（Flat）的头文件。
   2. 构造底库向量数据，这里用随机数生成代替。
   3. 归一化底库数据。
   4. 初始化Flat的Index。
   5. 调用接口添加底库。
   6. 调用接口进行检索。

   demo.cpp代码如下：

   #include <faiss/ascend/AscendIndexFlat.h>
   #include <sys/time.h>
   #include <random>
   // 获取当前时间
   inline double GetMillisecs()
   {
       struct timeval tv = {0, 0};
       gettimeofday(&tv, nullptr);
       return tv.tv_sec * 1e3 + tv.tv_usec * 1e-3;
   }
   // 使用随机数构造底库数据
   void Generate(size_t ntotal, std::vector<float> &data, int seed = 5678)
   {
       std::default_random_engine e(seed);
       std::uniform_real_distribution<float> rCode(0.0f, 1.0f);
       data.resize(ntotal);
       for (size_t i = 0; i < ntotal; ++i) {
           data[i] = static_cast<float>(255 * rCode(e) - 128);
       }
   }
   // 底库数据归一化
   void Norm(size_t total, std::vector<float> &data, int dim)
   {
       for (size_t i = 0; i < total; ++i) {
           float mod = 0;
           for (int j = 0; j < dim; ++j) {
               mod += data[i * dim + j] * data[i * dim + j];
           }
           mod = sqrt(mod);
           for (int j = 0; j < dim; ++j) {
               data[i * dim + j] = data[i * dim + j] / mod;
           }
       }
   }
   int main()
   {
       int dim = 512;
       std::vector<int> device{0};
       size_t ntotal = 1000000;
       int searchnum = 128;
       std::vector<float> features(dim * ntotal);
       int64_t resourceSize = static_cast<int64_t>(1024) * 1024 * 1024;
       int topK = 10;
       printf("Generating random numbers start!\r\n");
       Generate(ntotal, features);
       Norm(ntotal, features, dim);
       try {
           // index初始化
           faiss::ascend::AscendIndexFlatConfig conf(device, resourceSize);
           auto metricType = faiss::METRIC_INNER_PRODUCT;
           faiss::ascend::AscendIndexFlat index(dim, metricType, conf);
           index.reset();
           // add底库
           printf("add start!\r\n");
           index.add(ntotal, features.data());
           size_t tmpTotal = index.getBaseSize(0);
           if (tmpTotal != ntotal) {
               printf("------- Error -----------------\n");
               return -1;
           }
           // search
           printf("search start!\r\n");
           int loopTimes = 1;
           std::vector<float> dist(searchnum * topK, 0);
           std::vector<faiss::Index::idx_t> label(searchnum * topK, 0);
           auto ts = GetMillisecs();
           for (int i = 0; i < loopTimes; i++) {
               index.search(searchnum, features.data(), topK, dist.data(), label.data());
           }
           auto te = GetMillisecs();
           printf("search end!\r\n");
           printf("flat, base:%lu, dim:%d, searchnum:%d, topk:%d, duration:%.3lf, QPS:%.4f\n",
               ntotal,
               dim,
               searchnum,
               topK,
               te - ts,
               1000 * searchnum * loopTimes / (te - ts));
           return 0;
       } catch(...) {
           printf("Exception caught! \r\n");
           return -1;
       }
   }

4. 编译demo.cpp

   # XXX替换为环境上index组件的安装目录
   g++ --std=c++11 -fPIE -fstack-protector-all -Wall -D_FORTIFY_SOURCE=2 -O3  -Wl,-z,relro,-z,now,-z,noexecstack -s -pie \
   -o demo demo.cpp \
   -I/home/XXX/mxIndex/include \
   -I/usr/local/faiss/faiss1.7.1/include \
   -I/usr/local/Ascend/driver/include \
   -I/opt/OpenBLAS/include \
   -L/home/XXX/mxIndex/host/lib \
   -L/usr/local/faiss/faiss1.7.1/lib \
   -L/usr/local/Ascend/driver/lib64 \
   -L/usr/local/Ascend/driver/lib64/driver \
   -L/opt/OpenBLAS/lib/include \
   -L/usr/local/Ascend/ascend-toolkit/latest/lib64 \
   -lfaiss -lascendfaiss -lopenblas -lc_sec -lascendcl -lascend_hal -lascendsearch -lock_hmm

5. 运行Demo，显示search end!即表示Demo运行成功。

   ./demo
   ...
   search end!