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昇腾小AI

UT测试

简介

MindStudio提供了基于gtest框架的新的UT测试方案，简化了开发者开发UT测试用例的复杂度。

UT（Unit Test：单元测试）是开发人员进行单算子运行验证的手段之一，主要目的是：

  • 测试算子代码的正确性，验证输入输出结果与设计的一致性。
  • UT侧重于保证算子程序能够正常运行，选取的场景组合应能覆盖算子代码的所有分支（一般情况下覆盖率要达到100%），从而降低不同场景下算子代码的编译失败率。

测试类的详细定义可参见Ascend-cann-toolkit安装目录/ascend-toolkit/latest/python/site-packages/op_test_frame/ut/op_ut.py文件。

前提条件

需完成自定义算子的开发，包括算子实现代码和算子原型定义，详情可参见算子代码实现和算子原型定义。

  • CentOS7.8 arm容器暂不支持算子实现代码的UT测试功能。
  • Windows版本的MindStudio UT测试的算子工程目录中不要出现空格。

生成UT测试用例文件

  1. 创建UT测试用例。
    1. 创建UT测试用例，有以下两种方式：

      右键单击算子工程根目录，选择“New Cases > TBE UT Case”。

      若已经存在了算子的UT测试用例，可以右键单击“testcases”目录或“testcases > ut”目录，选择“New Cases > TBE UT Case”，创建UT测试用例。

    2. 在弹出的算子选择界面，选择需要创建UT测试用例的算子，单击“OK”，如下图所示。

      若已存在此算子的UT测试用例，系统会提示“testcases/ut/ops_test/xx already exists. Do you want to overwrite?”。

      可以选择“Overwrite”覆盖当前测试用例或者“Cancel”取消覆盖。

      创建完成后，会在算子工程根目录下生成testcases文件夹，目录结构如下所示：

      ├── MyOperator            //工程根目录  
│   ├──  testcases                            
│   │   ├── libs                  // gtest框架，为第三方依赖，用户无需关注
│   │   ├──  ut                              
│   │   │   ├── ops_test
│   │   │   │   ├── add   
│   │   │   │   │   ├── CMakeLists.txt        //用于编译可执行文件
│   │   │   │   │   ├── test_add_impl.py      //算子实现代码的测试用例文件
│   │   │   │   │   ├── test_add_proto.cc    //算子原型定义代码的测试用例文件
│   │   │   │   ├── CMakeLists.txt             //用于编译可执行文件
│   │   │   │   ├── test_main.cc              //测试用例调用总入口
│   │   │   ├ CMakeLists.txt
  2. 在中标麒麟和银河麒麟运行时，请在“testcases/ops_test/add/CMakeLists.txt”文件中添加加粗内容，其他操作系统请忽略此步骤。
    add_definitions(-D_GLIBCXX_USE_CXX11_ABI=0)
set(CMAKE_CXX_FLAGS "-std=c++11")   
set(PROJECT_DIR "$ENV{PROJECT_PATH}")
set(GTEST_DIR ${PROJECT_DIR}/testcases/libs/gtest)
set(ADK_DIR "$ENV{ADK_PATH}")
set(ATC_DIR ${ADK_DIR}/atc)
set(OP_PROTO_SRC_DIR ${PROJECT_DIR}/op_proto)

message(STATUS "ATC_DIR=${ATC_DIR}")

enable_testing()

include_directories(
        "${GTEST_DIR}/include"
        "${ATC_DIR}/include"
        "${OP_PROTO_SRC_DIR}"
        )

aux_source_directory(${OP_PROTO_SRC_DIR} OP_PROTO_SOURCE_SRCS)
file(GLOB OP_PROTO_TEST_FILES **proto.cc)

link_directories(
        "${ATC_DIR}/lib64"
        "${GTEST_DIR}"
        "/usr/local/gcc7.3.0/lib64/" 
)

set(CUSTOM_OBJECT_NAME "add_proto_test")

add_executable(${CUSTOM_OBJECT_NAME}
        ${PROJECT_DIR}/testcases/ut/ops_test/test_main.cc ${OP_PROTO_SOURCE_SRCS} ${OP_PROTO_TEST_FILES})

target_link_libraries(${CUSTOM_OBJECT_NAME} gtest c_sec alog pthread error_manager graph register)

    UT测试需要gcc版本为7.5.0及以上，若gcc版本不满足要求，请升级gcc版本。

  3. 编写算子实现代码的UT Python测试用例，计算出算子执行结果，并取回结果和预期结果进行比较，来测试算子逻辑的正确性。编写算子实现代码的UT Python测试用例的方法有以下两种：
    • 根据UT_Impl模板json文件编写算子实现代码的UT Python测试用例（MindSpore算子同样支持通过UT_Impl模板编写UT Python测试用例）。
      1. 右键单击“testcases/ut/ops_test/add/test_add_impl.py”，选择“Generate TBE UT Impl Case”生成shape为空的算子UT_Impl测试用例定义文件test_add_impl.json。
      2. 在test_add_impl.json文件中，用户需要进行shape信息的配置，用于生成测试数据及测试用例，也可以根据需要进行其他字段的配置，每个字段的详细要求可参见TBE算子UT测试用例定义文件参数解释。若当前字段可选时，支持用户输入None字段，开启开关，将隐藏当前字段的配置项。
      3. UT_Impl测试用例定义文件test_add_impl.json的字段配置完成后，单击“Generate”，test_add_impl.py文件末尾会根据test_add_impl.json文件的配置生成对应的代码。
    • 在“testcases/ut/ops_test/add/test_add_impl.py”文件中，直接编写算子实现代码的UT Python测试用例。
      import ...
from op_test_frame.ut import BroadcastOpUT   # 导入UT测试类，可根据算子类型选择使用哪个测试类

ut_case = BroadcastOpUT("add")      # 实例化UT测试用例，ut_case为UT测试框架关键字，不可修改；add为算子的Type

def calc_expect_func(input_x, input_y, output_z):    # 自定义实现生成期望数据的函数
    res = input_x["value"] + input_y["value"]
    return [res, ]    # 返回期望数据

# 添加测试用例
ut_case.add_precision_case("all", {
    "params": [{"dtype": "float16", "format": "ND", "ori_format": "ND", "ori_shape": (32,), "shape": (32,),
                "param_type": "input"},
               {"dtype": "float16", "format": "ND", "ori_format": "ND", "ori_shape": (32,), "shape": (32,),
                "param_type": "input"},
               {"dtype": "float16", "format": "ND", "ori_format": "ND", "ori_shape": (32,), "shape": (32,),
                "param_type": "output"}],
    "calc_expect_func": calc_expect_func
})
# 若定义多个用例，定义多个ut_case.add_precision_case函数
ut_case.add_precision_case("all", {
    "params": [{"dtype": "float16", "format": "ND", "ori_format": "ND", "ori_shape": (16,2), "shape": (16,2),
                "param_type": "input"},
               {"dtype": "float16", "format": "ND", "ori_format": "ND", "ori_shape": (16,2), "shape": (16,2),
                "param_type": "input"},
               {"dtype": "float16", "format": "ND", "ori_format": "ND", "ori_shape": (16,2), "shape": (16,2),
                "param_type": "output"}],
    "calc_expect_func": calc_expect_func
})

      目前Windows版本不支持导入te或者tbe模块。故在编写算子实现代码的UT Python测试用例时不支持导入算子实现文件及涉及te或tbe模块的文件。

      1. 首先导入UT测试类，用户可根据算子类型自行选择使用哪个UT测试类，详细可参见UT测试接口参考。
      2. 实例化测试用例，OpUT的使用方法可参见OpUT测试类定义。
      3. 用户自定义实现生成期望数据的函数。
      4. 添加测试用例。

        测试用例params中字段和字段取值范围需根据算子实现文件入口参数确定。输入tensor中的"ori_shape"和"ori_format"字段为可选字段，但若使用参数校验修饰器检验参数"ori_shape"和"ori_format"字段必选。

        可参见UT测试接口参考查看每个测试类接口的使用方法。

        若要与期望数据进行结果的比对，请使用add_precision_case接口。

  4. 编写算子原型定义的UT C++测试用例。

    在“testcases/ut/ops_test/add/test_add_proto.cc”文件中，编写算子原型定义的UT C++测试用例，用于定义算子实例、更新算子输入输出并调用InferShapeAndType函数，最后验证InferShapeAndType函数执行过程及结果的正确性。

    1. 导入gtest测试框架和算子IR定义的头文件。

      UT的C++用例采用的是gtest框架，所以需要导入gtest测试框架；算子原型定义在原型定义头文件中，所以需要导入原型定义的*.h文件。

      //导入gtest框架
#include <gtest/gtest.h>
//导入基础的vector类库
#include <vector>
//导入算子的IR定义头文件
#include "add.h"
    2. 定义测试类。

      UT的C++用例采用的是gtest框架，所以需要定义一个类来继承gtest的测试类。

      #include <gtest/gtest.h>
#include <vector>
#include "add.h"

class AddTest : public testing::Test {
protected:
    static void SetUpTestCase() {
        std::cout << "add test SetUp" << std::endl;
}

    static void TearDownTestCase() {
        std::cout << "add test TearDown" << std::endl;
    }
};

      测试类的名称可自定义，以“Test”为后缀。

    3. 编写测试用例。

      每一个场景写一个测试用例函数，该用例中需要构造算子实例，包括算子名称、shape、数据类型。然后调用InferShapeAndType函数，并将推导出的shape、dtype与预期结果进行对比。

      示例如下：

      TEST_F(AddTest, add_test_case_1) {
    // 定义算子实例及输入shape和type，以TensorDesc实例承载
    ge::op::Add add_op;  //Add为算子的Type，需要与原型定义的REG_OP(OpType)中的OpType保持一致
    ge::TensorDesc tensorDesc;
    ge::Shape shape({2, 3, 4});
    tensorDesc.SetDataType(ge::DT_FLOAT16);
    tensorDesc.SetShape(shape);
    tensorDesc.SetOriginShape(shape);

    // 更新算子输入，输入的名称需要与原型定义*.h文件中的名称保持一致，例如:x1与x2分别为Add算子的两个输入
    add_op.UpdateInputDesc("x1", tensorDesc);
    add_op.UpdateInputDesc("x2", tensorDesc);
    // 调用InferShapeAndType函数，InferShapeAndType()接口为固定接口，用例执行时会自动调用算子原型定义中的shape推导函数
    auto ret = add_op.InferShapeAndType();
    // 验证调用过程是否成功
    EXPECT_EQ(ret, ge::GRAPH_SUCCESS);  

    // 获取算子输出并比较shape和type，算子输出的名字需要与原型定义*.h文件中的名称保持一致，例如:算子的输出为y
    auto output_desc = add_op.GetOutputDesc("y");
    EXPECT_EQ(output_desc.GetDataType(), ge::DT_FLOAT16);
    std::vector<int64_t> expected_output_shape = {2, 3, 4};
    EXPECT_EQ(output_desc.GetShape().GetDims(), expected_output_shape);
}

      若不同输入的shape不同，请自行定义多个TensorDesc对象进行设置，例如：

          ge::op::Operator1 operator1_op;  //Operator1为算子的Type
    ge::TensorDesc tensorDesc1;
    ge::TensorDesc tensorDesc2;
    ge::Shape shape1({2, 3, 4});
    ge::Shape shape2({3, 4, 5});
    tensorDesc1.SetDataType(ge::DT_FLOAT16);
    tensorDesc1.SetShape(shape1);
    tensorDesc1.SetOriginShape(shape1);
    tensorDesc2.SetDataType(ge::DT_FLOAT16);
    tensorDesc2.SetShape(shape2);
    tensorDesc2.SetOriginShape(shape2);

    // 更新算子输入
    operator1_op.UpdateInputDesc("x1", tensorDesc1);
    operator1_op.UpdateInputDesc("x2", tensorDesc2);

执行UT测试用例

  1. 运行算子实现文件的UT测试用例。
    开发人员可以执行当前工程中所有算子的UT测试用例，也可以执行单个算子的UT测试用例。
    • 右键单击“testcases/ut/ops_test”文件夹，选择“Run Tbe Operator‘All’UT Impl with coverage”，执行整个文件夹下算子实现代码的测试用例。
    • 右键单击“testcases/ut/ops_test/算子名称”文件夹，选择“Run Tbe Operator‘算子名称’UT Impl with coverage”，执行单个算子实现代码的测试用例。
    • 右键单击“testcases/ut/ops_test/算子名称/test_算子名称_impl.py”文件，选择“Run Tbe Operator‘算子名称’UT Impl with coverage”，执行单个算子实现代码的测试用例。

    Windows版本的MindStudio在进行以下操作时需获取UT Case Names，如图1所示将出现进度提示框（预计耗时10s左右）。

    • 执行算子实现代码的测试用例时需获取UT Case Names。
    • 在运行配置页面变更参数配置（Soc Version和Operator Name）时需重新获取UT Case Names。
    图1 获取UT Case Names
    第一次运行时会弹出运行配置页面，如图2所示，根据实际情况配置完成后单击“Run”。后续如需修改运行配置，请参考修改运行任务配置。
    图2 运行配置页面
    表1 运行配置信息

    参数

    说明

    Name

    运行配置名称，用户可以自定义。

    Test Type

    选择ut_impl。

    Compute Unit

    选择计算单元，可选参数如下：

    • AI Core/Vector Core
    • AI CPU

    选择不同的计算单元可以实现AI Core/Vector Core和AI CPU UT测试配置界面的切换。

    SoC Version

    下拉选择当前版本的昇腾AI处理器类型。

    Target

    运行环境。

    • Simulator_Function：功能仿真环境。
    • Simulator_Performance：性能仿真环境。该功能仅支持Atlas 推理系列产品。
    • Simulator_TMModel：快速展示算子执行的调度流水线，不进行实际算子计算。该功能仅支持Atlas 200/300/500 推理产品和昇腾910 AI处理器。

    Enable Advisor

    开启专家系统。

    当Target为Simulator_TMModel时，可以对单测试用例性能进行专家系统分析。专家系统请参见算子工程入口。

    Operator Name

    选择运行的测试用例。

    • all表示运行所有用例。
    • 其他表示运行某个算子下的测试用例。

    CANN Machine

    CANN工具所在设备的deployment信息。

    说明：

    仅支持Windows操作系统。

    Case Names

    勾选需要运行的测试用例，即算子实现代码的UT Python测试用例。支持全选和全不选所有测试用例。
  2. 查看运行结果。

    运行完成后，通过界面下方的“Run”日志打印窗口查看运行结果。

    1. 若配置算子期望函数"calc_expect_func": calc_expect_func，运行成功后，日志会打印对比结果。
      • Error count：误差大于绝对容忍率（atol）的数量。
      • Max atol error count：误差大于期望值 * 最大容忍率（max_atol）的数量。
      • Threshold count (rtol * data_size)：允许超过自定义精度的最大错误 (相对容忍率（rtol） * tensor元素数量)数量。

      测试结果：

      • Max atol error count>0则UT测试失败。
      • Error count>Threshold count则UT测试失败。
    2. 在“Run”窗口中单击index.html的URL（URL中的localhost为MindStudio安装服务器的IP，建议直接单击打开），查看UT测试用例的覆盖率结果。

      查看UT测试用例运行结果需要使用浏览器，如果未安装浏览器，请用户自行安装。

      如果出现"Page'http://***.html'requested without authorization, you can copy URL and open it in browser to trust it."提示，请参考配置不受信任的网址访问浏览器解决。

    3. 在html页面中单击对应算子，进入UT用例覆盖率详情页面，如图3所示，通过绿色和红色标签区分是否覆盖。
      图3 UT覆盖率详情页面

    4. 运行完成后，生成结果如下所示：
      • 如果在配置运行信息选择的“Target”为“Simulator_Performance”，可以在Profiling窗口查看执行流水线，如下图所示。

        Parallel Analysis：并行度视图。并行度视图展示单算子运行中各个指令执行的并行度情况，横轴为时间（Tick，时钟周期），纵轴为各指令单元，鼠标移动到时间块上，可以显示单条指令的消耗时间以及相关指令。

        • “Start”和“End”表示数据展示的时间范围。“End”为Cycle数，此数值越大，代表运行时间越长。图中数据展示的时间范围可通过滚动鼠标放大或缩小进行变更。
        • 右键单击时间块，弹出跳转到Profiling指令流视图和TBE、CCE、Assembly源代码菜单。
      • 如果在配置运行信息选择的“Target”为“Simulator_TMModel”，可以查看执行流水线，如下图所示。

        若用户使用TIK方式实现算子开发，MindStudio UT测试支持流线图到TIK代码和CCE代码的跳转，帮助用户快速定位到流水图中对应的代码位置，配置详情请参见设置代码跳转功能。

        在芯片进行运算前，vector、cube、MTE1、MTE2、MTE3等单元会做初始化操作，对应在timeline显示上会出现数据还未搬运，各个单元就产生流水数据。

      • 如果在配置运行信息勾选了“Enable Advisor”，可以查看专家建议，详情请参见分析结果展示。可以通过单击按钮，显示和隐藏专家建议。
  3. 运行算子原型定义的UT测试用例。

    开发人员可以执行当前工程中所有算子的UT测试用例，也可以执行单个算子的UT测试用例。

    • 右键单击“testcases/ut/ops_test”文件夹，选择“Run Tbe Operator‘All’UT Proto”，执行整个文件夹下算子原型定义代码的测试用例。
    • 右键单击“testcases/ut/ops_test/算子名称”文件夹，选择“Run Tbe Operator‘算子名称’UT Proto”，执行单个算子原型定义代码的测试用例。
    • 右键单击“testcases/ut/ops_test/算子名称/test_算子名称_proto.cc”文件，选择“Run Tbe Operator‘算子名称’UT Proto”，执行单个算子原型定义代码的测试用例。
    第一次运行时会弹出运行配置页面，请参考配置，然后单击“Run”。后续如需修改运行配置，请参考修改运行任务配置。
    表2 运行配置信息

    参数

    说明

    Name

    运行配置名称，用户可以自定义。

    Test Type

    选择ut_proto。

    Compute Unit

    选择计算单元

    • AI Core/Vector Core
    • AI CPU

    选择不同的计算单元可以实现AI Core/Vector Core和AI CPU UT测试配置界面的切换。

    Operator Name

    选择运行的测试用例。

    • all表示运行所有用例。
    • 其他表示运行某个算子下的测试用例。

    Case Names

    勾选需要运行的测试用例，即TEST_F中定义的用例。支持全选和全不选所有测试用例。
  4. 查看运行结果。

    运行完成后，通过界面下方的日志打印窗口，查看运行结果。结果中展示此次运行测试用例、成功用例和失败用例的数量，如下图所示。

OP Tiling UT测试

动态shape算子工程涉及OP Tiling时执行以下操作，不涉及tiling实现的算子无需关注。

  1. 创建OP Tiling的实现文件。
    1. 右键单击op_tiling文件夹，选择“New > File”。
    2. 在弹出的New File界面，输入{op_name}.cc，也可以自定义名称，需为.cc文件，如下图所示。

    3. 回车后生成空白的{op_name}.cc文件，用户可根据业务需求编写该文件。
  2. 创建OP Tiling UT测试用例。
    1. 创建UT测试用例，有以下三种入口：

      右键单击算子工程根目录，选择“New Cases > TBE OP TILING UT Case”。

      若已经存在了算子的UT测试用例，可以右键单击“testcases”目录，或者“testcases > ut”目录，选择“New Cases > TBE OP TILING UT Case”，创建OP Tiling UT测试用例。

    2. 在弹出的算子选择界面，选择需要生成OP Tiling UT模板工程的算子，单击“OK”，如下图所示。

      若已存在此算子的OP Tiling UT测试用例，系统会提示“testcases/ut/ops_tiling_test/xx already exists. Do you want to overwrite?”

      可以选择“Overwrite”或者“Cancel”。

      创建完成后，会在算子工程根目录下生成testcases文件夹，目录结构如下所示：

      ├── MyOperator            //工程根目录  
│   ├──  testcases                            
│   │   ├── libs                  // gtest框架，为第三方依赖，用户无需关注
│   │   ├──  ut                              
│   │   │   ├── ops_tiling_test
│   │   │   │   ├──add
│   │   │   │   │   ├── CMakeLists.txt        //用于编译可执行文件
│   │   │   │   │   ├── test_add_tiling.cc      //算子tiling的测试用例文件
│   │   │   │   ├── CMakeLists.txt             //用于编译可执行文件
│   │   │   │   ├── test_main.cc              //测试用例调用总入口
  3. 运行OP Tiling UT测试用例。

    开发人员可以执行当前工程中所有算子的OP Tiling UT测试用例，也可以执行单个算子的OP Tiling UT测试用例。

    • 右键单击“testcases/ut/ops_tiling_test”文件夹，选择“Run TBE Operator‘All’UT OP Tiling”，执行整个文件夹下算子原型定义代码的测试用例。
    • 右键单击“testcases/ut/ops_tiling_test/算子名称”文件夹，选择“Run TBE Operator‘算子名称’UT OP Tiling”，执行单个算子原型定义代码的测试用例。
    • 右键单击“testcases/ut/ops_tiling_test/算子名称/test_算子名称_tiling_.cc”文件，选择“Run TBE Operator‘算子名称’UT Tiling”，执行单个算子原型定义代码的测试用例。
    第一次运行时会弹出运行配置页面，请参考配置，然后单击“Run”。后续如需修改运行配置，请参考修改运行任务配置。
    表3 运行配置信息

    参数

    说明

    Name

    运行配置名称，用户可以自定义。

    Test Type

    选择ut_tiling。

    Compute Unit

    计算单元，选择AI Core/Vector Core。

    Operator Name

    选择运行的测试用例。

    • all表示运行所有用例。
    • 其他表示运行某个算子下的测试用例。

    Case Names

    勾选需要运行的测试用例，即TEST_F中定义的用例。

    支持全选和全不选所有测试用例。
  4. 查看运行结果。

    运行完成后，通过界面下方的日志打印窗口，查看运行结果。结果中展示此次一共运行几个用例，成功几个，失败几个。如图4所示。

    图4 运行结果
父主题： TBE算子开发
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