DisaggKD:通过教师-学生分离部署与融合损失实现高效知识蒸馏

Hugging Face Daily Papers 论文

摘要

DisaggKD 提出将教师与学生模型分离到不同节点上进行知识蒸馏,并设计一种融合损失在行窗口与词汇表分片上等价于全词汇表损失,从而突破单 GPU 内存限制,在 Qwen3.5 等大模型对上实现与同位部署相当的损失且训练更快。

传统知识蒸馏(KD)框架将教师模型和学生模型部署在同一组 GPU 上,因此单 GPU 的内存容量限制了可容纳的教师模型规模。DisaggKD 将二者分离部署到不同节点上:教师副本以流式方式将隐藏状态传输给学生模型;基于行窗口和词汇表分片计算的 KD 损失在精确算术下等价于全词汇表损失,且无需构造完整的词汇表 logits;此外还引入预取环(prefetch ring)来协调生产端与训练端的速度。我们建立了闭式内存与通信流量模型,用以确定各种部署方式的内存瓶颈。在 Qwen3.5-35B-A3B 到 9B 的模型对上,分离式部署达到了与同位部署相同的语言模型损失,且训练速度更快;我们的融合损失还使同位部署能够以更少的节点、更快的速度进行训练,而当学生模型横跨多个节点时,分离式部署则具有更高的内存效率。在更大的模型对上,采用融合损失的同位部署仍然会因教师权重和学生状态占满内存预算而出现 OOM,而分离式部署则可以正常训练。
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来源:https://huggingface.co/papers/2610.17644

摘要

知识蒸馏(Knowledge Distillation, KD)框架通常将教师模型和学生模型部署在同一 GPU 上,因此单 GPU 的显存容量限制了可以使用的教师模型规模。DisaggKD 将教师与学生分离部署在不同节点上:教师副本将隐状态流式传输给学生,通过对行窗口(row windows)和词表分片(vocabulary shards)计算的 KD 损失在精确算术意义下等价于完整词表损失,且无需构造完整词表的 logits。预取环(prefetch ring)机制协调生产者与训练器的节奏。闭式的显存与流量模型可定位各部署方案的显存上限。在 Qwen3.5-35B-A3B 到 9B 的模型对上,解耦部署方案在相同损失下达到了与共置(colocated)运行一致的 LM 损失,且速度更快;我们的融合损失还能让共置部署在更少节点上以更快速度进行训练,而当学生模型跨越多个节点时,解耦部署在显存效率上更有优势。在更大的模型对上,即使使用融合损失,共置部署仍会出现 OOM,而解耦部署可以正常训练,因为教师权重与学生状态会占满显存预算。

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