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TVM项目中RemoveUnusedOutputs优化器的异常行为分析

2025-05-19 06:13:09作者:邓越浪Henry

在深度学习编译器TVM的使用过程中,我们发现了一个关于RemoveUnusedOutputs优化器的异常行为,以及一个与结构相等性检查相关的bug。本文将详细分析这两个问题的技术细节及其解决方案。

RemoveUnusedOutputs优化器的问题

RemoveUnusedOutputs是TVM中的一个Relax优化器,其主要功能是移除未被使用的函数输出。但在实际使用中,该优化器在某些情况下会产生不符合预期的结果。

以一个具体案例为例,原始IR模块包含多个TIR原语函数和一个返回三个张量的Relax函数。经过RemoveUnusedOutputs优化后,原本应该保留的张量输出被替换成了NaN值,这显然不是预期的优化行为。

深入分析发现,问题的根源在于优化器在确定哪些输出被使用时,仅收集了通过TupleGetItem显式访问元组元素的情况。如果整个元组被直接使用(如作为函数返回值),优化器会错误地认为所有元素都未被使用,从而用NaN占位符替换它们。

结构相等性检查的NaN问题

另一个相关问题是TVM的结构相等性检查(assert_structural_equal)在处理NaN值时的不一致性。测试发现,即使两个完全相同的IR模块,如果包含NaN值,结构相等性检查也会错误地判定它们不相等。

这是由于TVM内部对浮点数的比较采用了相对误差方法(abs(lhs-rhs) < 1e9),而NaN值与任何值(包括它自己)的比较结果都是false。这种实现方式导致包含NaN的IR模块无法正确通过结构相等性验证。

解决方案

针对这两个问题,TVM社区已经提出了相应的修复方案:

  1. 对于RemoveUnusedOutputs优化器,修复方案改进了使用情况收集逻辑,确保能够正确识别所有元组元素的使用情况,避免错误地用NaN替换实际使用的输出。

  2. 对于结构相等性检查,修复方案增加了对NaN值的特殊处理,确保两个NaN值能够被正确识别为相等。

技术启示

这个案例给我们带来几个重要的技术启示:

  1. 编译器优化器的实现需要考虑所有可能的使用场景,特别是边界情况。

  2. 浮点数的特殊值(如NaN)在编译器内部处理时需要格外小心,常规的比较逻辑可能不适用。

  3. 测试用例应当覆盖各种边界情况,包括特殊值和非常规使用模式。

TVM作为深度学习编译器,其正确性对下游应用至关重要。这类问题的发现和修复有助于提高编译器的稳定性和可靠性,为深度学习模型的部署提供更坚实的基础设施支持。

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