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编译和卸载量化模型

优化模型通常涉及推理速度和内存使用之间的权衡。例如，虽然缓存可以提高推理速度，但它也会增加内存消耗，因为它需要存储中间注意力层的输出。一种更平衡的优化策略结合了量化模型、torch.compile 和各种卸载方法。

> 查看 torch.compile 指南以了解更多关于编译以及如何在此处应用的信息。例如，区域编译可以显著减少编译时间，而不会放弃任何加速。

对于图像生成，结合量化和模型卸载通常可以在质量、速度和内存之间提供最佳权衡。组卸载对于图像生成效果不佳，因为如果计算内核更快完成，通常不可能完全重叠数据传输。这会导致 CPU 和 GPU 之间的一些通信开销。

对于视频生成，结合量化和组卸载往往更好，因为视频模型更受计算限制。

下表提供了优化策略组合及其对 Flux 延迟和内存使用的影响的比较。

组合 | 延迟 (s) | 内存使用 (GB)
--- | --- | ---
量化 | 32.602 | 14.9453
量化, torch.compile | 25.847 | 14.9448
量化, torch.compile, 模型 CPU 卸载 | 32.312 | 12.2369

这些结果是在 Flux 上使用 RTX 4090 进行基准测试的。transformer 和 text_encoder 组件已量化。如果您有兴趣评估自己的模型，请参考[基准测试脚本](https://gist.github.com/sayakpaul/0db9d8eeeb3d2a0e5ed7cf0d9ca19b7d)。

本指南将向您展示如何使用 bitsandbytes 编译和卸载量化模型。确保您正在使用 PyTorch nightly 和最新版本的 bitsandbytes。

    pip install -U bitsandbytes

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量化和 torch.compile

首先通过量化模型来减少存储所需的内存，并编译它以加速推理。

配置 Dynamo `capture_dynamic_output_shape_ops = True` 以在编译 bitsandbytes 模型时处理动态输出。

    import torch
    from diffusers import DiffusionPipeline
    from diffusers.quantizers import PipelineQuantizationConfig

    torch._dynamo.config.capture_dynamic_output_shape_ops = True

    # 量化
    pipeline_quant_config = PipelineQuantizationConfig(
        quant_backend="bitsandbytes_4bit",
        quant_kwargs={"load_in_4bit": True, "bnb_4bit_quant_type": "nf4", "bnb_4bit_compute_dtype": torch.bfloat16},
        components_to_quantize=["transformer", "text_encoder_2"],
    )
    pipeline = DiffusionPipeline.from_pretrained(
        "black-forest-labs/FLUX.1-dev",
        quantization_config=pipeline_quant_config,
        torch_dtype=torch.bfloat16,
    ).to("cuda")

    # 编译
    pipeline.transformer.to(memory_format=torch.channels_last)
    pipeline.transformer.compile(mode="max-autotune", fullgraph=True)
    pipeline("""
        cinematic film still of a cat sipping a margarita in a pool in Palm Springs, California
        highly detailed, high budget hollywood movie, cinemascope, moody, epic, gorgeous, film grain
    """
    ).images[0]

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量化、torch.compile 和卸载

除了量化和 torch.compile，如果您需要进一步减少内存使用，可以尝试卸载。卸载根据需要将各种层或模型组件从 CPU 移动到 GPU 进行计算。

在卸载期间配置 Dynamo `cache_size_limit` 以避免过多的重新编译，并设置 `capture_dynamic_output_shape_ops = True` 以在编译 bitsandbytes 模型时处理动态输出。

model CPU offloading
group offloading

模型 CPU 卸载 将单个管道组件（如 transformer 模型）在需要计算时移动到 GPU。否则，它会被卸载到 CPU。

    import torch
    from diffusers import DiffusionPipeline
    from diffusers.quantizers import PipelineQuantizationConfig

    torch._dynamo.config.cache_size_limit = 1000
    torch._dynamo.config.capture_dynamic_output_shape_ops = True

    # 量化
    pipeline_quant_config = PipelineQuantizationConfig(
        quant_backend="bitsandbytes_4bit",
        quant_kwargs={"load_in_4bit": True, "bnb_4bit_quant_type": "nf4", "bnb_4bit_compute_dtype": torch.bfloat16},
        components_to_quantize=["transformer", "text_encoder_2"],
    )
    pipeline = DiffusionPipeline.from_pretrained(
        "black-forest-labs/FLUX.1-dev",
        quantization_config=pipeline_quant_config,
        torch_dtype=torch.bfloat16,
    ).to("cuda")

    # 模型 CPU 卸载
    pipeline.enable_model_cpu_offload()

    # 编译
    pipeline.transformer.compile()
    pipeline(
        "cinematic film still of a cat sipping a margarita in a pool in Palm Springs, California, highly detailed, high budget hollywood movie, cinemascope, moody, epic, gorgeous, film grain"
    ).images[0]

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