Banana Pi BPI-M7 RK3588开发板运行RKLLM软件堆AI大模型部署-编程知识

关于Banana Pi BPI-M7

Banana Pi BPI-M7 采用Rockchip RK3588，板载8/16/32G RAM内存和 64/128G eMMC存储，支持无线wifi6和蓝牙5.2。2x2.5G网络端口，1个HDMIout标准输出口，2x USB3.0，2xTYPE-C，2x MIPI CSI接口和1x MIPI DSI接口，1x M.2 KEY M接口，40 PIN GPIO，迷你尺寸仅92x62mm

香蕉派BPI-M7采用睿芯最新旗舰RK3588八核64位处理器，最高频率为2.4GHz, 6 TOPS NPU，最高内存为32GB。

Banana Pi BPI-M7开源硬件开发板

RKLLM 简介

RKLLM 软件堆栈可以帮助用户快速将 AI 模型部署到 Rockchip 芯片上。整体框架如下：

1.1 RKLLM 工具链介绍

RKLLM-Toolkit 功能介绍

RKLLM-Toolkit 是为用户提供在计算机上进行大语言模型的量化、转换的开发套件。通过该工具提供的 Python 接口可以便捷地完成以下功能：

模型转换：支持将 Hugging Face 格式的大语言模型（Large Language Model, LLM）转换为 RKLLM 模型，目前支持的模型包括 LLaMA、Qwen/Qwen2、Phi2 等，转换后的 RKLLM 模型能够在 Rockchip NPU 平台上加载使用。
量化功能：支持将浮点模型量化为定点模型，目前支持的量化类型包括 w4a16 和 w8a8。

RKLLM Runtime 功能介绍

RKLLM Runtime 主要负责加载 RKLLM-Toolkit 转换得到的 RKLLM 模型，并在 RK3576/RK3588 板端通过调用 NPU 驱动在 Rockchip NPU 上实现 RKLLM 模型的推理。在推理 RKLLM 模型时，用户可以自行定义 RKLLM 模型的推理参数设置，定义不同的文本生成方式，并通过预先定义的回调函数不断获得模型的推理结果。

1.2 RKLLM 开发流程介绍

RKLLM 的整体开发步骤主要分为 2 个部分：模型转换和板端部署运行。

模型转换：在这一阶段，用户提供的 Hugging Face 格式的大语言模型将会被转换为 RKLLM 格式，以便在 Rockchip NPU 平台上进行高效的推理。这一步骤包括：

a. 获取原始模型：获取 Hugging Face 格式的大语言模型；或是自行训练得到的大语言模型，要求模型保存的结构与 Hugging Face 平台上的模型结构一致。
b. 模型加载：通过 rkllm.load_huggingface()函数加载原始模型。
c. 模型量化配置：通过 rkllm.build() 函数构建 RKLLM 模型，在构建过程中可选择是否进行模型量化来提高模型部署在硬件上的性能，以及选择不同的优化等级和量化类型。
d. 模型导出：通过 rkllm.export_rkllm() 函数将 RKLLM 模型导出为一个.rkllm 格式文件，用于后续的部署。

板端部署运行：这个阶段涵盖了模型的实际部署和运行。它通常包括以下步骤：

a. 模型初始化：加载 RKLLM 模型到 Rockchip NPU 平台，进行相应的模型参数设置来定义所需的文本生成方式，并提前定义用于接受实时推理结果的回调函数，进行推理前准备。
b. 模型推理：执行推理操作，将输入数据传递给模型并运行模型推理，用户可以通过预先定义的回调函数不断获取推理结果。
c. 模型释放：在完成推理流程后，释放模型资源，以便其他任务继续使用 NPU 的计算资源。这两个步骤构成了完整的 RKLLM 开发流程，确保大语言模型能够成功转换、调试，并最终在 Rockchip NPU 上实现高效部署。

1.3 适用的硬件平台

本文档适用的硬件平台主要包括：RK3576、RK3588

2. 开发环境准备

在发布的 RKLLM 工具链压缩文件中，包含了 RKLLM-Toolkit 的 whl 安装包、RKLLM Runtime 库的相关文件以及参考示例代码，具体的文件夹结构如下：

doc
└──Rockchip_RKLLM_SDK_CN.pdf # RKLLM SDK 说明文档
rkllm-runtime
├──example
│ └── src
│ └── main.cpp
│ └── build-android.sh
│ └── build-linux.sh
│ └── CMakeLists.txt
│ └── Readme.md
├──runtime
│ └── Android
│ └── librkllm_api
│ └──arm64-v8a
│ └── librkllmrt.so # RKLLM Runtime 库
│ └──include
│ └── rkllm.h # Runtime 头文件
│ └── Linux
│ └── librkllm_api
│ └──aarch64
│ └── librkllmrt.so
│ └──include
│ └── rkllm.h
rkllm-toolkit
├──examples
│ └── huggingface
│ └── test.py
├──packages
│ └── md5sum.txt 
│ └── rkllm_toolkit-1.0.0-cp38-cp38-linux_x86_64.whl
rknpu-driver
└──rknpu_driver_0.9.6_20240322.tar.bz2

在本章中将会对 RKLLM-Toolkit 工具及 RKLLM Runtime 的安装进行详细的介绍，具体的使用方法请参考第 3 章中的使用说明。

2.1 RKLLM-Toolkit 安装

本节主要说明如何通过 pip 方式来安装 RKLLM-Toolkit，用户可以参考以下的具体流程说明完成 RKLLM-Toolkit 工具链的安装。

通过 pip 方式安装

安装 miniforge3 工具

为防止系统对多个不同版本的 Python 环境的需求，建议使用 miniforge3 管理 Python 环境。检查是否安装 miniforge3 和 conda 版本信息，若已安装则可省略此小节步骤。

conda -V
# 提示 conda: command not found 则表示未安装 conda
# 提示 例如版本 conda 23.9.0

下载 miniforge3 安装包

wget -c https://mirrors.bfsu.edu.cn/github-release/condaforge/miniforge/LatestRelease/Miniforge3-Linux-x86_64.sh

安装 miniforge3

chmod 777 Miniforge3-Linux-x86_64.sh
bash Miniforge3-Linux-x86_64.sh

创建 RKLLM-Toolkit Conda 环境

进入 Conda base 环境

source ~/miniforge3/bin/activate # miniforge3 为安装目录
# (base) xxx@xxx-pc:~$

创建一个 Python3.8 版本（建议版本）名为 RKLLM-Toolkit 的 Conda 环境

conda create -n RKLLM-Toolkit python=3.8

进入 RKLLM-Toolkit Conda 环境

conda activate RKLLM-Toolkit
# (RKLLM-Toolkit) xxx@xxx-pc:~$

安装 RKLLM-Toolkit

在 RKLLM-Toolkit Conda 环境下使用 pip 工具直接安装所提供的工具链 whl 包，在安装过程中，安装工具会自动下载 RKLLM-Toolkit 工具所需要的相关依赖包。

pip3 install rkllm_toolkit-1.0.0-cp38-cp38-linux_x86_64.whl

若执行以下命令没有报错，则安装成功。

python
from rkllm.api import RKLLM

2.2 RKLLM Runtime 库的使用

在所公开的的 RKLLM 工具链文件中，包括包含 RKLLM Runtime 的全部文件：

lib/librkllmrt.so: 适用于 RK3576/RK3588 板端调用进行 RKLLM 模型部署推理的 RKLLM Runtime 库；
include/rkllm_api.h: 与 librkllmrt.so 函数库相对应的头文件，其中包含相关结构体及函数定义的说明；在通过 RKLLM 工具链构建 RK3576/RK3588 板端的部署推理代码时，需要注意对以上头文件及函数库的链接，从而保证编译的正确性。当代码在 RK3576/RK3588 板端实际运行的过程中，同样需要确保以上函数库文件成功推送至板端，并通过以下环境变量设置完成函数库的声明：

ulimit -Sn 50000
export LD_LIBRARY_PATH=./lib
./llm_demo qwen.rkllm

2.3 RKLLM Runtime 的编译要求

在使用 RKLLM Runtime 的过程中，需要注意 gcc 编译器的版本问题。推荐使用交叉编译工具 gcc-arm-10.2-2020.11-x86_64-aarch64-none-linux-gnu；具体的下载路径为：GCC_10.2 交叉编译工具下载地址。

请注意，交叉编译工具往往向下兼容而无法向上兼容，因此不要使用 10.2 以下的版本。

若是选择使用 Android 平台，需要进行 Android 可执行文件的编译，推荐使用 Android NDK 工具进行交叉编译，下载路径为：Android_NDK 交叉编译工具下载地址，推荐使用 r18b 版本。

具体的编译方式也可以参考 RKLLM-Toolkit 工具链文件中的 example/build_demo.sh。

2.4 芯片内核更新由于当前公开的固件内核驱动版本不支持 RKLLM 工具，因此需要更新内核。rknpu 驱动包支持两个主要内核版本：kernel-5.10 和 kernel-6.1。对于 kernel-5.10，建议使用具体版本号 5.10.198，repo： GitHub - rockchip-linux/kernel at develop-5.10；对于 kernel-6.1，建议使用具体版本号 6.1.57。可在内核根目录下的 Makefile 中确认具体版本号。更新步骤如下： a. 下载压缩包 rknpu_driver_0.9.6_20240322.tar.bz2。 b. 解压该压缩包，将其中的 rknpu 驱动代码覆盖到当前内核代码目录。 c. 重新编译内核。 d. 将新编译的内核烧录到设备中。

Banana P BPI-M7开发板：https://docs.banana-pi.org/zh/BPI-M7/BananaPi_BPI-M7