rank table启动
概述
rank table
启动是Ascend硬件平台独有的启动方式。该方式不依赖第三方库,采用单卡单进程运行方式,需要用户在脚本中创建与使用的卡的数量一致的进程。该方法在多机下各节点的脚本一致,方便快速批量部署。
相关配置:
rank table
主要需要配置rank_table文件,以2卡环境配置文件rank_table_2pcs.json
为例:
{
"version": "1.0",
"server_count": "1",
"server_list": [
{
"server_id": "10.*.*.*",
"device": [
{"device_id": "0","device_ip": "192.1.*.6","rank_id": "0"},
{"device_id": "1","device_ip": "192.2.*.6","rank_id": "1"}],
"host_nic_ip": "reserve"
}
],
"status": "completed"
}
其中需要根据实际训练环境修改的参数项有:
server_count
表示参与训练的机器数量。server_id
表示当前机器的IP地址。device_id
表示卡物理序号,即卡所在机器中的实际序号。device_ip
表示集成网卡的IP地址,可以在当前机器执行指令cat /etc/hccn.conf
,address_x
的键值就是网卡IP地址。rank_id
表示卡逻辑序号,固定从0开始编号。
操作实践
您可以在这里下载完整的样例代码:startup_method。
目录结构如下:
└─ sample_code
├─ startup_method
├── allgather_test.py
├── rank_table_8pcs.json
├── rank_table_16pcs.json
├── run_rank_table.sh
├── run_rank_table_cluster.sh
...
其中,allgather_test.py
是定义网络结构,run_rank_table.sh
、run_rank_table_cluster.sh
是执行脚本。
1. 准备Python训练脚本
这里以数据并行为例,训练一个MNIST数据集的识别网络,网络结构和训练过程与数据并行网络一致。
首先指定运行模式、设备ID、硬件设备等,与单卡脚本不同,并行脚本还需指定并行模式等配置项,并通过init初始化HCCL通信。此处不设置device_target
会自动指定为MindSpore包对应的后端硬件设备。
import os
import mindspore as ms
from mindspore.communication import init
device_id = int(os.getenv('DEVICE_ID'))
ms.set_context(device_id=device_id)
ms.set_context(mode=ms.GRAPH_MODE)
ms.set_auto_parallel_context(parallel_mode=ms.ParallelMode.DATA_PARALLEL, gradients_mean=True)
init()
ms.set_seed(1)
然后构建如下网络:
from mindspore import nn
class Network(nn.Cell):
def __init__(self):
super().__init__()
self.flatten = nn.Flatten()
self.fc = nn.Dense(28*28, 10, weight_init="normal", bias_init="zeros")
self.relu = nn.ReLU()
def construct(self, x):
x = self.flatten(x)
logits = self.relu(self.fc(x))
return logits
net = Network()
最后是数据集处理和定义训练过程:
import os
from mindspore import nn
import mindspore as ms
import mindspore.dataset as ds
from mindspore.communication import get_rank, get_group_size
def create_dataset(batch_size):
dataset_path = os.getenv("DATA_PATH")
rank_id = get_rank()
rank_size = get_group_size()
dataset = ds.MnistDataset(dataset_path, num_shards=rank_size, shard_id=rank_id)
image_transforms = [
ds.vision.Rescale(1.0 / 255.0, 0),
ds.vision.Normalize(mean=(0.1307,), std=(0.3081,)),
ds.vision.HWC2CHW()
]
label_transform = ds.transforms.TypeCast(ms.int32)
dataset = dataset.map(image_transforms, 'image')
dataset = dataset.map(label_transform, 'label')
dataset = dataset.batch(batch_size)
return dataset
data_set = create_dataset(32)
loss_fn = nn.CrossEntropyLoss()
optimizer = nn.SGD(net.trainable_params(), 1e-2)
def forward_fn(data, label):
logits = net(data)
loss = loss_fn(logits, label)
return loss, logits
grad_fn = ms.value_and_grad(forward_fn, None, net.trainable_params(), has_aux=True)
grad_reducer = nn.DistributedGradReducer(optimizer.parameters)
for epoch in range(10):
i = 0
for data, label in data_set:
(loss, _), grads = grad_fn(data, label)
grads = grad_reducer(grads)
optimizer(grads)
if i % 10 == 0:
print("epoch: %s, step: %s, loss is %s" % (epoch, i, loss))
i += 1
2. 准备启动脚本
单机多卡
rank table
方式采用单卡单进程运行方式,即每张卡上运行1个进程,进程数量与使用的卡的数量一致。每个进程创建1个目录,用来保存日志信息以及算子编译信息。下面以使用8张卡的分布式训练脚本为例,演示如何运行脚本:
RANK_SIZE=8
EXEC_PATH=$(pwd)
if [ ! -d "${EXEC_PATH}/MNIST_Data" ]; then
if [ ! -f "${EXEC_PATH}/MNIST_Data.zip" ]; then
wget http://mindspore-website.obs.cn-north-4.myhuaweicloud.com/notebook/datasets/MNIST_Data.zip
fi
unzip MNIST_Data.zip
fi
export DATA_PATH=${EXEC_PATH}/MNIST_Data/train/
export RANK_TABLE_FILE=${EXEC_PATH}/rank_table_8pcs.json
export RANK_SIZE=$RANK_SIZE
for((i=1;i<${RANK_SIZE};i++))
do
rm -rf device$i
mkdir device$i
cp ./net.py ./device$i
cd ./device$i
export DEVICE_ID=$i
export RANK_ID=$i
echo "start training for device $i"
env > env$i.log
python ./net.py > train$i.log 2>&1 &
cd ../
done
分布式相关的环境变量有:
RANK_TABLE_FILE
:组网信息文件的路径。DEVICE_ID
:当前卡在机器上的实际序号。RANK_ID
:当前卡的逻辑序号。
在当前路径配置好rank_table_8pcs.json
后,执行以下指令:
bash run_rank_table.sh
运行结束后,日志文件保存device0
、 device1
等目录下,env*.log
中记录了环境变量的相关信息,输出结果保存在train*.log
中,示例如下:
epoch: 0, step: 0, loss is 2.3391366
epoch: 0, step: 10, loss is 1.8047495
epoch: 0, step: 20, loss is 1.2186875
epoch: 0, step: 30, loss is 1.3065228
epoch: 0, step: 40, loss is 1.0825632
epoch: 0, step: 50, loss is 1.0281029
epoch: 0, step: 60, loss is 0.8405618
epoch: 0, step: 70, loss is 0.7346531
epoch: 0, step: 80, loss is 0.688364
epoch: 0, step: 90, loss is 0.51331174
epoch: 0, step: 100, loss is 0.53782797
...
多机多卡
在Ascend环境下,跨机器的NPU单元的通信与单机内各个NPU单元的通信一样,依旧是通过HCCL进行通信,区别在于,单机内的NPU单元天然的是互通的,而跨机器的则需要保证两台机器的网络是互通的。确认的方法如下:
在1号服务器执行下述命令,会为每个设备配置2号服务器对应设备的device ip
。例如将1号服务器卡0的目标IP配置为2号服务器的卡0的IP。配置命令需要使用hccn_tool
工具。hccn_tool
是一个HCCL的工具,由CANN包自带。
hccn_tool -i 0 -netdetect -s address 192.*.92.131
hccn_tool -i 1 -netdetect -s address 192.*.93.131
hccn_tool -i 2 -netdetect -s address 192.*.94.131
hccn_tool -i 3 -netdetect -s address 192.*.95.131
hccn_tool -i 4 -netdetect -s address 192.*.92.141
hccn_tool -i 5 -netdetect -s address 192.*.93.141
hccn_tool -i 6 -netdetect -s address 192.*.94.141
hccn_tool -i 7 -netdetect -s address 192.*.95.141
-i 0
指定设备ID。-netdetect
指定网络检测对象IP属性。-s address
表示设置属性为IP地址。192.*.92.131
表示2号服务器的设备0的IP地址。接口命令可以参考此处。
在1号服务器上面执行完上述命令后,通过下述命令开始检测网络链接状态。在此使用hccn_tool
的另一个功能,此功能的含义可以参考此处。
hccn_tool -i 0 -net_health -g
hccn_tool -i 1 -net_health -g
hccn_tool -i 2 -net_health -g
hccn_tool -i 3 -net_health -g
hccn_tool -i 4 -net_health -g
hccn_tool -i 5 -net_health -g
hccn_tool -i 6 -net_health -g
hccn_tool -i 7 -net_health -g
如果连接正常,对应的输出如下:
net health status: Success
如果连接失败,对应的输出如下:
net health status: Fault
在确认了机器之间的NPU单元的网络是通畅后,配置多机的json配置文件,本教程以16卡的配置文件为例,详细的配置文件说明可以参照本教程单机多卡部分的介绍。需要注意的是,在多机的json文件配置中,要求rank_id的排序,与server_id的字典序一致。
{
"version": "1.0",
"server_count": "2",
"server_list": [
{
"server_id": "10.*.*.*",
"device": [
{"device_id": "0","device_ip": "192.1.*.6","rank_id": "0"},
{"device_id": "1","device_ip": "192.2.*.6","rank_id": "1"},
{"device_id": "2","device_ip": "192.3.*.6","rank_id": "2"},
{"device_id": "3","device_ip": "192.4.*.6","rank_id": "3"},
{"device_id": "4","device_ip": "192.1.*.7","rank_id": "4"},
{"device_id": "5","device_ip": "192.2.*.7","rank_id": "5"},
{"device_id": "6","device_ip": "192.3.*.7","rank_id": "6"},
{"device_id": "7","device_ip": "192.4.*.7","rank_id": "7"}],
"host_nic_ip": "reserve"
},
{
"server_id": "10.*.*.*",
"device": [
{"device_id": "0","device_ip": "192.1.*.8","rank_id": "8"},
{"device_id": "1","device_ip": "192.2.*.8","rank_id": "9"},
{"device_id": "2","device_ip": "192.3.*.8","rank_id": "10"},
{"device_id": "3","device_ip": "192.4.*.8","rank_id": "11"},
{"device_id": "4","device_ip": "192.1.*.9","rank_id": "12"},
{"device_id": "5","device_ip": "192.2.*.9","rank_id": "13"},
{"device_id": "6","device_ip": "192.3.*.9","rank_id": "14"},
{"device_id": "7","device_ip": "192.4.*.9","rank_id": "15"}],
"host_nic_ip": "reserve"
}
],
"status": "completed"
}
准备好配置文件后,可以进行分布式多机训练脚本的组织,以2机16卡为例,两台机器上编写的脚本与单机多卡的运行脚本类似,区别在于指定不同的rank_id变量。
RANK_SIZE=16
EXEC_PATH=$(pwd)
if [ ! -d "${EXEC_PATH}/MNIST_Data" ]; then
if [ ! -f "${EXEC_PATH}/MNIST_Data.zip" ]; then
wget http://mindspore-website.obs.cn-north-4.myhuaweicloud.com/notebook/datasets/MNIST_Data.zip
fi
unzip MNIST_Data.zip
fi
export DATA_PATH=${EXEC_PATH}/MNIST_Data/train/
export RANK_TABLE_FILE=${EXEC_PATH}/rank_table_16pcs.json
export RANK_SIZE=$RANK_SIZE
RANK_START=$1
DEVICE_START=0
for((i=0;i<=7;i++));
do
export RANK_ID=$[i+RANK_START]
export DEVICE_ID=$[i+DEVICE_START]
rm -rf ./device_$RANK_ID
mkdir ./device_$RANK_ID
cp ./allgather_test.py ./device_$RANK_ID
cd ./device_$RANK_ID
env > env$i.log
python ./allgather_test.py >train$RANK_ID.log 2>&1 &
done
执行时,两台机器分别执行如下命令,其中rank_table.json按照本章节展示的16卡的分布式json文件参考配置。
# server0
bash run_rank_table_cluster.sh 0
# server1
bash run_rank_table_cluster.sh 8
运行结束后,日志文件保存device_0
、 device_1
等目录下,env*.log
中记录了环境变量的相关信息,输出结果保存在train*.log
中。