分布式并行总览

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在深度学习中,当数据集和参数量的规模越来越大,训练所需的时间和硬件资源会随之增加,最后会变成制约训练的瓶颈。分布式并行训练,可以降低对内存、计算性能等硬件的需求,是进行训练的重要优化手段。根据并行的原理及模式不同,业界主流的并行类型有以下几种:

  • 数据并行(Data Parallel):对数据进行切分的并行模式,一般按照batch维度切分,将数据分配到各个计算单元(worker)中,进行模型计算。

  • 模型并行(Model Parallel):对模型进行切分的并行模式。模型并行可分为:算子级模型并行、流水线模型并行、优化器模型并行等。

  • 混合并行(Hybrid Parallel):指涵盖数据并行和模型并行的并行模式。

分布式并行训练模式

目前MindSpore提供下述的四种并行模式:

  • DATA_PARALLEL:数据并行模式。

  • AUTO_PARALLEL:自动并行模式,融合了数据并行、算子级模型并行的分布式并行模式,可以自动建立代价模型,找到训练时间较短的并行策略,为用户选择合适的并行模式。当前MindSpore支持算子级并行策略的自动搜索,提供了如下的三种不同的策略搜索算法:

    • dynamic_programming:动态规划策略搜索算法。能够搜索出代价模型刻画的最优策略,但在搜索巨大网络模型的并行策略时耗时较长。其代价模型是围绕Ascend 910芯片基于内存的计算开销和通信开销对训练时间建模。

    • recursive_programming:双递归策略搜索算法。对于巨大网络以及大规模多卡切分能够保证瞬间生成最优策略。其基于符号运算的代价模型可以自由适配不同的加速器集群。

    • sharding_propagation:切分策略传播算法。由配置并行策略的算子向未配置的算子传播并行策略。在传播时,算法会尽量选取引发张量重排布通信最少的策略。关于算子的并行策略配置和张量重排布,可参考这篇设计文档

  • SEMI_AUTO_PARALLEL:半自动并行模式,相较于自动并行,该模式需要用户对算子手动配置切分策略实现并行。

  • HYBRID_PARALLEL:在MindSpore中特指用户通过手动切分模型实现混合并行的场景。

阅读指引

MindSpore为您提供了一系列简单易用的并行训练组件。为了更好的了解MindSpore的分布式并行训练组件,我们建议您按照以下顺序阅读本教程。

  • 如果您的模型参数规模能在单卡运算,您可以阅读数据并行教程

  • 如果您的模型参数规模不能在单卡运行,则您可以阅读算子级并行流水线并行教程,了解MindSpore是如何为您提供模型并行能力的

  • 如果您想了解如何降低模型并行时的显存占用,则您可以阅读重计算host&device侧异构教程

  • 如果您想体验MindSpore简单易用的模型并行接口,您可以阅读半自动并行教程

  • 如果您已对并行训练有深入了解,想进一步了解MindSpore分布式并行的高阶配置与应用请阅读分布式并行案例章节