平滑长上下文混合专家训练中的所有内存峰值
摘要
本文介绍了管理长上下文长度下训练大型混合专家模型内存峰值的技术,包括Pipelined LLEP、Ring-DTP、SCO和OffloadStreamAdamW,这些技术实现了固定的GPU工作集,并将吞吐量提高了多达10.4倍。
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摘要
在长上下文或大批量训练混合专家模型时,只要任意一个组件的峰值分配超过设备内存容量,训练就会失败。因此,目标是同时压平每一个峰值,而非仅降低平均内存占用。常见的并行方案中有四项内存开销未被严格限制,且各自增长方式不同:涉及路由矩阵的专家分发、与词表大小和令牌数相关的词表投影、与深度和序列长度相关的梯度检查点边界,以及与参数量相关的优化器状态。随着模型、上下文长度和设备数量的变化,首先耗尽内存的组件也会不同,仅降低某一峰值只会暴露下一个瓶颈。
我们通过以下调度方案将所有四项内存占用限定在固定值,使 GPU 工作集在启动时即确定:Pipelined LLEP 扩展了最少加载专家并行策略,限制了每个源在分发块中贡献的令牌数;Ring-DTP 让激活值或权重分片在环中流转,处理词表投影并将每个 logits 块折算为在线 log-sum-exp 运算;选择性检查点卸载将每个检查点边界中唯一长期存在的张量保留在 CPU 内存中;OffloadStreamAdamW 则将优化器卸载的串行 CPU Adam 更新转为桶式流水线。这四种方案仅改变计算与数据移动的顺序和粒度,因此损失值与梯度保持精确。在组件对照测试中,它们将 MoE 分发峰值降低最多 59.3% 而不损失吞吐量,将词表投影峰值降低 86.6%,并将卸载的优化器步骤加速达 2.05 倍。组合应用于参数量从 120B 到 667B 的 MoE 模型时,可实现 1M 上下文长度的训练,达到调优后 FSDP2 基线方案 8–32 倍的覆盖范围,吞吐量最高可达其 10.4 倍。
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