极客天成分布式全闪存储在大模型训练中的应用

2024-08-31 13:20

本文主要是介绍极客天成分布式全闪存储在大模型训练中的应用,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

01

国内大语言模型训练使用的存储系统应用现状

近年来,中国在人工智能领域,特别是大语言模型(LLM)的研发和应用方面取得了显著进展。随着百度文心一言、阿里通义千问、讯飞星火等国产大模型的推出,中国AI产业进入了快速发展期。这一趋势带动了对高性能存储系统的巨大需求,尤其是在模型训练阶段。

当前,中国大语言模型训练的存储市场呈现以下特点,随着更多企业和研究机构投入LLM研发,对大容量、高性能存储系统的需求急剧上升。出于数据安全和技术自主的考虑,市场对国产存储解决方案的需求日益增长。不同规模的LLM训练对存储系统有着差异化的需求,推动了更灵活、可扩展的存储解决方案的发展。

在LLM训练场景下,传统存储系统面临诸多挑战。传统存储系统难以提供足够的IOPS和带宽,无法满足大规模并行训练的数据需求。随着数据集规模增长,传统存储架构难以实现线性扩展。高端SAN存储价格昂贵,不利于中小型企业和研究机构开展LLM研究。传统存储灵活性不足,难以根据不同阶段的训练需求动态调整存储资源。

极客天成公司开发的NVFile分布式文件存储系统针对LLM训练的特殊需求,提供了一系列创新解决方案,它采用全闪存架构,结合为NVMe闪存优化的分布式存储软件。支持RDMA技术,大幅降低网络延迟,提高数据传输效率。能够实现百万级IOPS和微秒级延迟,满足LLM训练的极致性能需求。存储体系上使用分布式架构设计,支持横向扩展,轻松应对PB级数据集。

02

极客天成NVFile优化大语言模型训练案例

NVFile被一家致力于开发先进自然语言处理技术的AI公司作为存储平台,用来存储一个包含千亿参数的大语言模型的训练数据,以提升该模型多语言理解和生成方面的能力。模型训练项目构建了一个由128个节点组成的高性能计算集群,每个节点配备8张NVIDIA H100 GPU和1TB内存。集群使用InfiniBand 400G网络互连。

训练大语言模型过程面临很多存储技术上的问题,首先需要海量训练数据,该公司PB级别的多语言文本语料需要高效存储和快速访问。其次模型需要并行处理,千亿级别参数的模型需要跨多个GPU和节点进行分布式训练。通信开销,频繁的梯度同步和权重更新需要高带宽、低延迟的网络传输。传统的存储技术,在性能方面无法达到大语言模型训练的要求,NVFile作为先进的分布式存储解决方案,实施细节如下:

1. 存储集群配置:部署了32个NVFile存储节点,每个节点配备16块NVMe SSD,总容量达到3.84PB。存储节点通过InfiniBand 400G网络与计算节点互连。配置NVFile以使用RDMA直接访问,最大化I/O性能。

2. 数据预处理和存储:使用自定义的ETL(提取、转换、加载)管道,将原始文本数据处理成适合模型训练的格式。将处理后的数据以内存映射文件的形式存储在NVFile中,便于快速随机访问。实现数据分片策略,确保数据均匀分布在所有存储节点上。

3. 训练框架集成:基于PyTorch开发自定义的分布式训练框架。实现NVFile客户端API与PyTorch的DataLoader集成,支持高效的并行数据加载。利用NCCL(NVIDIA Collective Communications Library)进行多GPU间的通信

4. 模型并行策略:采用混合并行策略:张量并行、流水线并行和数据并行相结合。将模型层分布在不同的GPU和节点上,最小化跨节点通信。

5. 梯度累积和同步:实现基于RDMA的高效梯度聚合算法。利用NVFile的分布式特性,在存储节点上进行部分梯度累积,减少网络传输。

6. 检查点保存和恢复:定期将模型参数和优化器状态保存为检查点。利用NVFile的快照功能,实现高效的分布式检查点保存和恢复

7. 动态负载均衡:开发自适应数据分发算法,根据各节点的处理速度动态调整数据分配。利用NVFile的元数据服务,实时监控和调整数据分布。

8. 监控和调优:部署分布式监控系统,实时收集GPU利用率、网络吞吐量、存储I/O等指标。基于收集的指标,动态调整批大小、学习率等超参数。

通过应用NVFile和上述优化策略,成功提升大语言模型训练的性能:

1. 将数据加载时间减少了1.8倍,显著提高了GPU利用率。

2. 实现了近线性的扩展性,128节点集群的有效吞吐量达到单节点的100倍。

3. 将检查点保存和恢复时间缩短了1.7倍,增强了系统容错能力。

4. 整体训练时间比使用传统分布式文件系统缩短了2.6倍。

NVFile在大规模AI训练中发挥了重要作用,体现其处理大规模模型和数据集时的优势。NVFile通过充分利用RDMA和分布式存储技术,克服了传统存储系统的限制,实现了高效的大语言模型训练。

03

极客天成NVFile存储技术介绍

极客天成专注为大语言模型训练项目提供高性能、低延迟的AI模型存储解决方案NVFile。NVFile采用全闪存技术,支持高达200/400Gbps的InfiniBand高速网络,具有卓越的速度和低延迟特性,能够满足大规模语言模型训练场景的海量数据存储和快速访问需求。

在系统架构方面,计算节点与存储节点通过InfiniBand交换机进行互联,每个端口提供高达200/400Gb/s的传输带宽。NVFile充分利用RDMA技术,每个节点通过双链路实现400Gb/s以上的I/O带宽和微秒级时延,有效消除了传统架构中的数据传输瓶颈,加速了模型训练过程中的数据读取和梯度同步。

在存储容量方面,NVFile具有出色的横向扩展能力,能够满足不断增长的大语言模型训练数据存储需求,为预训练语料库和中间检查点提供海量的数据存储空间。同时,该存储系统还具有灵活的扩容能力和全冗余设计,确保数据的高可用性和一致性。所有节点均采用冗余设计,即使出现单硬盘故障、单节点故障或单交换机故障,也不会导致训练中断或数据丢失。

此外,NVFile支持POSIX标准,可以无缝集成到现有的大语言模型训练框架中,如PyTorch、TensorFlow等。它还兼容Kubernetes等分布式平台,便于在容器化环境中部署和管理大规模训练任务。NVFile的分布式特性允许训练框架根据模型并行度和数据并行度选择最优的数据存储和访问策略,提高了训练效率。

NVFile凭借其高性能、低延迟、海量存储、高可靠性等特点,非常适合存储和管理大语言模型训练中的海量数据,包括原始语料、预处理后的训练集、模型参数和中间状态等。它为研究人员和工程师提供了一个强大的基础设施,以加速大语言模型的开发和优化过程。

这篇关于极客天成分布式全闪存储在大模型训练中的应用的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1124016

相关文章

Golang的CSP模型简介(最新推荐)

《Golang的CSP模型简介(最新推荐)》Golang采用了CSP(CommunicatingSequentialProcesses,通信顺序进程)并发模型,通过goroutine和channe... 目录前言一、介绍1. 什么是 CSP 模型2. Goroutine3. Channel4. Channe

将Python应用部署到生产环境的小技巧分享

《将Python应用部署到生产环境的小技巧分享》文章主要讲述了在将Python应用程序部署到生产环境之前,需要进行的准备工作和最佳实践,包括心态调整、代码审查、测试覆盖率提升、配置文件优化、日志记录完... 目录部署前夜:从开发到生产的心理准备与检查清单环境搭建:打造稳固的应用运行平台自动化流水线:让部署像

Linux中Curl参数详解实践应用

《Linux中Curl参数详解实践应用》在现代网络开发和运维工作中,curl命令是一个不可或缺的工具,它是一个利用URL语法在命令行下工作的文件传输工具,支持多种协议,如HTTP、HTTPS、FTP等... 目录引言一、基础请求参数1. -X 或 --request2. -d 或 --data3. -H 或

java如何分布式锁实现和选型

《java如何分布式锁实现和选型》文章介绍了分布式锁的重要性以及在分布式系统中常见的问题和需求,它详细阐述了如何使用分布式锁来确保数据的一致性和系统的高可用性,文章还提供了基于数据库、Redis和Zo... 目录引言:分布式锁的重要性与分布式系统中的常见问题和需求分布式锁的重要性分布式系统中常见的问题和需求

在Ubuntu上部署SpringBoot应用的操作步骤

《在Ubuntu上部署SpringBoot应用的操作步骤》随着云计算和容器化技术的普及,Linux服务器已成为部署Web应用程序的主流平台之一,Java作为一种跨平台的编程语言,具有广泛的应用场景,本... 目录一、部署准备二、安装 Java 环境1. 安装 JDK2. 验证 Java 安装三、安装 mys

Python中构建终端应用界面利器Blessed模块的使用

《Python中构建终端应用界面利器Blessed模块的使用》Blessed库作为一个轻量级且功能强大的解决方案,开始在开发者中赢得口碑,今天,我们就一起来探索一下它是如何让终端UI开发变得轻松而高... 目录一、安装与配置:简单、快速、无障碍二、基本功能:从彩色文本到动态交互1. 显示基本内容2. 创建链

Golang使用etcd构建分布式锁的示例分享

《Golang使用etcd构建分布式锁的示例分享》在本教程中,我们将学习如何使用Go和etcd构建分布式锁系统,分布式锁系统对于管理对分布式系统中共享资源的并发访问至关重要,它有助于维护一致性,防止竞... 目录引言环境准备新建Go项目实现加锁和解锁功能测试分布式锁重构实现失败重试总结引言我们将使用Go作

Node.js 中 http 模块的深度剖析与实战应用小结

《Node.js中http模块的深度剖析与实战应用小结》本文详细介绍了Node.js中的http模块,从创建HTTP服务器、处理请求与响应,到获取请求参数,每个环节都通过代码示例进行解析,旨在帮... 目录Node.js 中 http 模块的深度剖析与实战应用一、引言二、创建 HTTP 服务器:基石搭建(一

Redis分布式锁使用及说明

《Redis分布式锁使用及说明》本文总结了Redis和Zookeeper在高可用性和高一致性场景下的应用,并详细介绍了Redis的分布式锁实现方式,包括使用Lua脚本和续期机制,最后,提到了RedLo... 目录Redis分布式锁加锁方式怎么会解错锁?举个小案例吧解锁方式续期总结Redis分布式锁如果追求

使用JavaScript操作本地存储

《使用JavaScript操作本地存储》这篇文章主要为大家详细介绍了JavaScript中操作本地存储的相关知识,文中的示例代码讲解详细,具有一定的借鉴价值,有需要的小伙伴可以参考一下... 目录本地存储:localStorage 和 sessionStorage基本使用方法1. localStorage