aclnnMoeTokenPermute

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产品支持情况

产品	是否支持
Ascend 950PR/Ascend 950DT	√
Atlas A3 训练系列产品/Atlas A3 推理系列产品	√
Atlas A2 训练系列产品/Atlas A2 推理系列产品	√
Atlas 200I/500 A2 推理产品	×
Atlas 推理系列产品	×
Atlas 训练系列产品	×

功能说明

• 接口功能：MoE的permute计算，根据索引indices将tokens广播并排序。

• 计算公式：

  • paddedMode为false时，公式如下，其中topK指一个token选择的专家个数，Indices维度为2时topK等于Indices最后一维大小，Indices维度为1时topK等于1：

    $$sortedIndicesFirst=argSort(\text{flatten}(Indices))$$

    $$sortedIndicesOut=argSort(sortedIndicesFirst)$$

    $$permuteTokensOut[sortedIndicesOut[i]]=tokens[i//topK]$$

  • paddedMode为true时（暂不支持）：

    $$permuteTokensOut[i]=tokens[indices[i]]$$

    $$sortedIndicesOut=indices$$

函数原型

每个算子分为两段式接口，必须先调用“aclnnMoeTokenPermuteGetWorkspaceSize”接口获取计算所需workspace大小以及包含了算子计算流程的执行器，再调用“aclnnMoeTokenPermute”接口执行计算。

aclnnStatus aclnnMoeTokenPermuteGetWorkspaceSize(
    const aclTensor  *tokens, 
    const aclTensor  *indices, 
    int64_t           numOutTokens, 
    bool              paddedMode, 
    const aclTensor  *permuteTokensOut, 
    const aclTensor  *sortedIndicesOut, 
    uint64_t         *workspaceSize, 
    aclOpExecutor   **executor)

aclnnStatus aclnnMoeTokenPermute(
    void             *workspace, 
    uint64_t          workspaceSize, 
    aclOpExecutor    *executor, 
    aclrtStream       stream)

aclnnMoeTokenPermuteGetWorkspaceSize

• 参数说明：

  参数名	输入/输出	描述	使用说明	数据类型	数据格式	维度(shape)	非连续Tensor
  tokens	输入	输入token特征。	支持空tensor。 要求为一个维度大于等于2的Tensor，第一维的大小为num_tokens。	FLOAT16、BFLOAT16、FLOAT32	ND	≥2	√
  indices	输入	输入indices索引。	支持空tensor。 要求shape为2D或1D。 paddedMode为false时表示每一个输入token对应的topK个处理专家索引，shape为(num_tokens, topK)或(num_tokens)。 paddedMode为true时表示每个专家选中的token索引（暂不支持）。 元素个数小于16777215，值大于等于0且小于16777215。	INT32、INT64	ND	1或2	√
  numOutTokens	输入	有效输出token数。	值范围为任意整数；0表示不会删除任何token，大于0时会按照numOutTokens对按照专家排序好的token进行切片，保留前numOutTokens个token，小于0时按负的切片索引进行处理。	-	-	-	-
  paddedMode	输入	表示是否为填充模式。	取值为false和true。 false：表示非填充模式，对indices进行排序。 true：表示填充模式，indices已被填充为代表每个专家选中的token索引，此时不对indices进行排序（暂不支持）。	-	-	-	-
  permuteTokensOut	输出	根据indices进行扩展并排序过的tokens。	支持空tensor。 要求是一个维度大于等于2的Tensor，第一维的大小为min(num_tokens * topK, numOutTokens)。 除第一维外其余维度大小乘积与tokens除第一维外其余维度大小乘积相同。 数据类型同tokens。	FLOAT16、BFLOAT16、FLOAT32	ND	≥2	×
  sortedIndicesOut	输出	permuteTokensOut和tokens的映射关系。	支持空tensor。 要求是一个1D的Tensor，Shape为(num_tokens*topK)。	INT32	ND	1	×
  workspaceSize	输出	返回需要在Device侧申请的workspace大小。	-	-	-	-	-
  executor	输出	返回op执行器，包含了算子计算流程。	-	-	-	-	-

• 返回值：

  aclnnStatus：返回状态码，具体参见aclnn返回码。

  一段接口完成入参校验，出现以下场景时报错：

  返回值	错误码	描述
  ACLNN_ERR_PARAM_NULLPTR	161001	输入和输出的Tensor是空指针。
  ACLNN_ERR_PARAM_INVALID	161002	输入和输出的数据类型不在支持的范围内。
  ACLNN_ERR_INNER_TILING_ERROR	561002	tokens的shape维度小于2。
  		indices的shape不为1D或2D，或者paddedMode为false时indices的shape第一维与tokens的第一维不相等。
  		paddedMode为true。

aclnnMoeTokenPermute

• 参数说明：

  参数名	输入/输出	描述
  workspace	输入	在Device侧申请的workspace内存地址。
  workspaceSize	输入	在Device侧申请的workspace大小，由第一段接口aclnnMoeTokenPermuteGetWorkspaceSize获取。
  executor	输入	op执行器，包含了算子计算流程。
  stream	输入	指定执行任务的Stream流。

• 返回值：

  aclnnStatus：返回状态码，具体参见aclnn返回码。

约束说明

• 确定性计算：
  • aclnnMoeTokenPermute默认确定性实现。

调用示例

示例代码如下，仅供参考，具体编译和执行过程请参考编译与运行样例。

#include "acl/acl.h"
#include "aclnnop/aclnn_moe_token_permute.h"
#include <iostream>
#include <vector>

#define CHECK_RET(cond, return_expr) \
  do {                               \
    if (!(cond)) {                   \
      return_expr;                   \
    }                                \
  } while (0)
#define LOG_PRINT(message, ...)     \
  do {                              \
    printf(message, ##__VA_ARGS__); \
  } while (0)
int64_t GetShapeSize(const std::vector<int64_t>& shape) {
    int64_t shape_size = 1;
    for (auto i : shape) {
        shape_size *= i;
    }
    return shape_size;
}
int Init(int32_t deviceId, aclrtStream* stream) {
    // 固定写法，资源初始化
    auto ret = aclInit(nullptr);
    CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("aclInit failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);
    ret = aclrtSetDevice(deviceId);
    CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("aclrtSetDevice failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);
    ret = aclrtCreateStream(stream);
    CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("aclrtCreateStream failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);
    return 0;
}
template <typename T>
int CreateAclTensor(const std::vector<T>& hostData, const std::vector<int64_t>& shape, void** deviceAddr,
                    aclDataType dataType, aclTensor** tensor) {
    auto size = GetShapeSize(shape) * sizeof(T);
    // 调用aclrtMalloc申请device侧内存
    auto ret = aclrtMalloc(deviceAddr, size, ACL_MEM_MALLOC_HUGE_FIRST);
    CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("aclrtMalloc failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);
    // 调用aclrtMemcpy将host侧数据拷贝到device侧内存上
    ret = aclrtMemcpy(*deviceAddr, size, hostData.data(), size, ACL_MEMCPY_HOST_TO_DEVICE);
    CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("aclrtMemcpy failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);
    // 计算连续tensor的strides
    std::vector<int64_t> strides(shape.size(), 1);
    for (int64_t i = shape.size() - 2; i >= 0; i--) {
        strides[i] = shape[i + 1] * strides[i + 1];
    }
    // 调用aclCreateTensor接口创建aclTensor
    *tensor = aclCreateTensor(shape.data(), shape.size(), dataType, strides.data(), 0, aclFormat::ACL_FORMAT_ND,
                              shape.data(), shape.size(), *deviceAddr);
    return 0;
}
int main() {
    // 1. 固定写法，device/stream初始化, 参考acl对外接口列表
    // 根据自己的实际device填写deviceId
    int32_t deviceId = 0;
    aclrtStream stream;
    auto ret = Init(deviceId, &stream);
    // check根据自己的需要处理
    CHECK_RET(ret == 0, LOG_PRINT("Init acl failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);
    // 2. 构造输入与输出，需要根据API的接口定义构造
    std::vector<int64_t> xShape = {3, 4};
    std::vector<int64_t> idxShape = {3, 2};
    std::vector<int64_t> expandedXOutShape = {6, 4};
    std::vector<int64_t> idxOutShape = {6};
    void* xDeviceAddr = nullptr;
    void* indicesDeviceAddr = nullptr;
    void* expandedXOutDeviceAddr = nullptr;
    void* sortedIndicesOutDeviceAddr = nullptr;
    aclTensor* x = nullptr;
    aclTensor* indices = nullptr;
    int64_t numTokenOut = 0;
    bool padMode = false;

    aclTensor* expandedXOut = nullptr;
    aclTensor* sortedIndicesOut = nullptr;
    std::vector<float> xHostData = {0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0.2, 0.2, 0.2, 0.2, 0.3, 0.3, 0.3, 0.3};
    std::vector<int> indicesHostData = {1, 2, 0, 1, 0, 2};
    std::vector<float> expandedXOutHostData = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
    std::vector<int> sortedIndicesOutHostData = {0, 0, 0, 0, 0, 0};
    // 创建self aclTensor
    ret = CreateAclTensor(xHostData, xShape, &xDeviceAddr, aclDataType::ACL_BF16, &x);
    CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, return ret);
    ret = CreateAclTensor(indicesHostData, idxShape, &indicesDeviceAddr, aclDataType::ACL_INT32, &indices);
    CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, return ret);
    // 创建out aclTensor
    ret = CreateAclTensor(expandedXOutHostData, expandedXOutShape, &expandedXOutDeviceAddr, aclDataType::ACL_BF16, &expandedXOut);
    CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, return ret);
    ret = CreateAclTensor(sortedIndicesOutHostData, idxOutShape, &sortedIndicesOutDeviceAddr, aclDataType::ACL_INT32, &sortedIndicesOut);
    CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, return ret);
    // 3. 调用CANN算子库API，需要修改为具体的API
    uint64_t workspaceSize = 0;
    aclOpExecutor* executor;
    // 调用aclnnMoeTokenPermute第一段接口
    ret = aclnnMoeTokenPermuteGetWorkspaceSize(x, indices, numTokenOut, padMode, expandedXOut, sortedIndicesOut, &workspaceSize, &executor);
    CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("aclnnMoeTokenPermuteGetWorkspaceSize failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);
    // 根据第一段接口计算出的workspaceSize申请device内存
    void* workspaceAddr = nullptr;
    if (workspaceSize > 0) {
        ret = aclrtMalloc(&workspaceAddr, workspaceSize, ACL_MEM_MALLOC_HUGE_FIRST);
        CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("allocate workspace failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);
    }
    // 调用aclnnMoeTokenPermute第二段接口
    ret = aclnnMoeTokenPermute(workspaceAddr, workspaceSize, executor, stream);
    CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("aclnnMoeTokenPermute failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);
    // 4. 固定写法，同步等待任务执行结束
    ret = aclrtSynchronizeStream(stream);
    CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("aclrtSynchronizeStream failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);
    // 5. 获取输出的值，将device侧内存上的结果拷贝至host侧，需要根据具体API的接口定义修改
    auto expandedXSize = GetShapeSize(expandedXOutShape);
    std::vector<float> expandedXData(expandedXSize, 0);
    ret = aclrtMemcpy(expandedXData.data(), expandedXData.size() * sizeof(expandedXData[0]), expandedXOutDeviceAddr, expandedXSize * sizeof(float),
                      ACL_MEMCPY_DEVICE_TO_HOST);
    CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("copy result from device to host failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);
    for (int64_t i = 0; i < expandedXSize; i++) {
        LOG_PRINT("expandedXData[%ld] is: %f\n", i, expandedXData[i]);
    }
    auto sortedIndicesSize = GetShapeSize(idxOutShape);
    std::vector<int> sortedIndicesData(sortedIndicesSize, 0);
    ret = aclrtMemcpy(sortedIndicesData.data(), sortedIndicesData.size() * sizeof(sortedIndicesData[0]), sortedIndicesOutDeviceAddr, sortedIndicesSize * sizeof(int32_t),
                      ACL_MEMCPY_DEVICE_TO_HOST);
    CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("copy result from device to host failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);
    for (int64_t i = 0; i < sortedIndicesSize; i++) {
        LOG_PRINT("sortedIndicesData[%ld] is: %d\n", i, sortedIndicesData[i]);
    }
    // 6. 释放aclTensor和aclScalar，需要根据具体API的接口定义修改
    aclDestroyTensor(x);
    aclDestroyTensor(indices);
    aclDestroyTensor(expandedXOut);
    aclDestroyTensor(sortedIndicesOut);

    // 7. 释放device资源，需要根据具体API的接口定义修改
    aclrtFree(xDeviceAddr);
    aclrtFree(indicesDeviceAddr);
    aclrtFree(expandedXOutDeviceAddr);
    aclrtFree(sortedIndicesOutDeviceAddr);
    if (workspaceSize > 0) {
      aclrtFree(workspaceAddr);
    }
    aclrtDestroyStream(stream);
    aclrtResetDevice(deviceId);
    aclFinalize();
    return 0;
}