一、結(jié)論寫在前面

論文來自阿里巴巴。

論文標(biāo)題：Boosting Large-scale Parallel Training Efficiency with C4: A Communication-Driven Approach

論文鏈接：??https://arxiv.org/pdf/2406.04594??

LLMs的出現(xiàn)促使了并行訓(xùn)練技術(shù)的采用，涉及部署數(shù)千個GPU來訓(xùn)練單一模型。不幸的是，論文發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的并行訓(xùn)練效率往往不理想，主要原因有兩點。首先，硬件故障不可避免，導(dǎo)致訓(xùn)練任務(wù)中斷。無法快速識別故障組件導(dǎo)致大量GPU資源的浪費。其次，由于GPU必須在參數(shù)同步完成后才能進(jìn)入下一輪計算，網(wǎng)絡(luò)擁堵會大大增加GPU的等待時間。

為應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，本文引入了一種通信驅(qū)動的解決方案，即C4。C4的關(guān)鍵洞察有兩方面。首先，在并行訓(xùn)練中，集體通信表現(xiàn)出周期性和同質(zhì)性，因此任何異常肯定是由某種硬件故障引起的。利用這一特性，C4能快速識別故障組件，迅速隔離異常并重啟任務(wù)，從而避免由于異常檢測延遲造成的資源浪費。其次，集體通信的可預(yù)測通信模型，涉及少量大流量，使C4能有效執(zhí)行流量規(guī)劃，大幅減少網(wǎng)絡(luò)擁堵。

C4已廣泛應(yīng)用于論文的生產(chǎn)系統(tǒng)中，將錯誤導(dǎo)致的開銷減少了約30%，并對某些通信成本適中的應(yīng)用提升了約15%的運行時性能。    

C4已在論文的AI訓(xùn)練集群中部署了六個月，現(xiàn)在為超過20個客戶提供LLM訓(xùn)練服務(wù)。利用其自動錯誤檢測和恢復(fù)系統(tǒng)，C4有效地消除了大多數(shù)錯誤引起的開銷，通常占總時間的約30%。此外，C4減輕了與不平衡流量相關(guān)的通信成本。對于測試的應(yīng)用程序，其通信成本適中，作業(yè)的吞吐量可以提高約15%。總體而言，這些改進(jìn)使得集群計算效率從30%提升到45%。

二、論文的簡單介紹

2.1 論文的背景

在生產(chǎn)AI集群中訓(xùn)練LLMs的一個關(guān)鍵挑戰(zhàn)是GPU的有效利用率相對較低，這主要是由于以下兩個原因。首先，由于最先進(jìn)的CPU產(chǎn)品的高故障率[32, 34]，在整個訓(xùn)練生命周期中診斷系統(tǒng)錯誤消耗了大量時間。長時間的訓(xùn)練會話需要一個穩(wěn)定的過程；然而，最新一代的GPU往往表現(xiàn)出高錯誤率，這可能是由于其快速發(fā)展、匆忙交付和增加的功耗所致。當(dāng)在批量同步并行（BSP）模式下運行時，任何節(jié)點的錯誤都可能導(dǎo)致整個任務(wù)失敗。這需要在重新啟動任務(wù)之前花費大量時間進(jìn)行系統(tǒng)診斷和節(jié)點隔離。

此外，調(diào)整這些模型的訓(xùn)練過程以達(dá)到最高效率是一項復(fù)雜的任務(wù)，其中通信成本是可擴展性的一個重要障礙。也就是說，GPU在等待集體操作結(jié)果時可能會在同步點經(jīng)歷延遲。目前的藝術(shù)狀態(tài)建議管理網(wǎng)絡(luò)流量以提高通信性能。然而，在共享物理集群上，多個租戶同時運行并發(fā)訓(xùn)練作業(yè)增加了這些模式的復(fù)雜性，加劇了有效管理的困難。此外，下行的出現(xiàn)，這在大型系統(tǒng)中越來越常見，也削弱了先前流量工程策略的有效性。

本文提出了C4（Calibrating Collective Communication over Converged Ethernet，在融合以太網(wǎng)上校準(zhǔn)集體通信），這是一個創(chuàng)新的系統(tǒng)，旨在釋放大規(guī)模AI集群中大量協(xié)作GPU的計算能力。C4由兩個子系統(tǒng)組成，包括C4D（C4診斷）和C4P（C4性能）。

?C4D旨在通過減少由不可糾正錯誤引起的停滯來提高訓(xùn)練穩(wěn)定性。C4D通過實時自動檢測系統(tǒng)錯誤、隔離故障節(jié)點并促進(jìn)從上次檢查點重新啟動應(yīng)用程序來實現(xiàn)這一點。    

?C4P旨在減少大規(guī)模訓(xùn)練集群內(nèi)的集體通信成本。它通過將網(wǎng)絡(luò)連接均勻分布在所有可用路徑上，并根據(jù)實時網(wǎng)絡(luò)條件動態(tài)調(diào)整每條路徑上的負(fù)載來實現(xiàn)這一點。它解決的關(guān)鍵挑戰(zhàn)包括管理并發(fā)作業(yè)和處理鏈路錯誤。

              圖1. AI訓(xùn)練應(yīng)用在其生命周期中可能出現(xiàn)的問題

2.2 論文的方法

這里將詳細(xì)闡述論文的AI基礎(chǔ)設(shè)施如何應(yīng)對前面識別的兩個基本挑戰(zhàn)：確保穩(wěn)定性和優(yōu)化并行訓(xùn)練的性能。論文將解釋系統(tǒng)架構(gòu)選擇背后的理由，論文所接受的折中方案，并深入分析論文遇到的具體技術(shù)難題。

2.2.1 并行訓(xùn)練的穩(wěn)定性

隨著任務(wù)擴展的趨勢持續(xù)，論文必須通過兩種策略來應(yīng)對硬件故障：1) 降低硬件故障率；2) 系統(tǒng)性地容忍這些故障。第一種策略至關(guān)重要，但超出了本文的范圍，論文簡要提及溫度控制是關(guān)鍵（要點1）。諸如動態(tài)電壓和頻率調(diào)整（DVFS）等方法有助于防止GPU過熱，但可能會影響性能的一致性。論文通過更快的風(fēng)扇和更好的空調(diào)改善了冷卻系統(tǒng)，實現(xiàn)了成本影響最小的溫度調(diào)節(jié)。

關(guān)于第二種策略，論文與相關(guān)團隊合作嘗試了多種解決方案。一般來說，傳統(tǒng)的云應(yīng)用采用在線容錯解決方案。例如，它們通過使用冗余計算來容忍計算故障，通過糾刪碼（EC）和/或三副本技術(shù)提供高度可靠的存儲，并通過多路徑（雙上行鏈路）策略忍受網(wǎng)絡(luò)異常。

然而，對于高性能計算應(yīng)用，目前主流的方法是使用離線容錯技術(shù)。例如，應(yīng)用程序定期保存檢查點，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，任務(wù)從上一個檢查點重新啟動。當(dāng)然，在最后一個檢查點和故障時間之間的所有計算將被丟棄。對于論文的大規(guī)模并行訓(xùn)練任務(wù)，論文采用了一種相對務(wù)實且混合的技術(shù)策略。

總體上，論文利用經(jīng)過驗證的云存儲技術(shù)來確保可靠的數(shù)據(jù)存儲，同時充分認(rèn)識到計算和網(wǎng)絡(luò)可能帶來的單獨挑戰(zhàn)。論文與客戶進(jìn)行了深入討論，并得到了一個關(guān)鍵信息，即底層系統(tǒng)不應(yīng)在模型訓(xùn)練過程中引入任何不確定性（要點2）。因此，論文對于容錯計算只有兩種選擇：要么執(zhí)行在線冗余計算，要么準(zhǔn)備備用資源以替換故障節(jié)點。考慮到GPU的高成本，使用備用資源進(jìn)行容錯比在線冗余更經(jīng)濟。因此，論文為每128臺服務(wù)器上的1024個GPU分配了64個備用GPU，分布在8臺服務(wù)器上，確保從這136臺服務(wù)器池中任意128臺服務(wù)器進(jìn)行并行訓(xùn)練時具有相同的通信和性能。    

論文的方法：C4D。總之，論文系統(tǒng)的容錯架構(gòu)包括通過糾刪碼實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)存儲，通過雙上行鏈路和多路徑通信確保網(wǎng)絡(luò)可靠性，以及通過檢查點和冗余處理計算故障。該系統(tǒng)的核心是C4D（C4診斷）子系統(tǒng)，旨在快速檢測硬件故障以實現(xiàn)及時的任務(wù)重啟，如圖3所示。

C4D利用了兩個關(guān)鍵觀察結(jié)果（要點-4：(1) 并行訓(xùn)練任務(wù)表現(xiàn)出規(guī)律且可預(yù)測的運行節(jié)奏，使論文能夠精確識別異常行為；(2) 并行訓(xùn)練中的批量同步并行（BSP）執(zhí)行模型需要定期同步點。這些同步點被用作測量異常的錨點。

基于上述觀察，論文開發(fā)了C4D以促進(jìn)在線故障檢測。圖4展示了C4D的關(guān)鍵要素，包括一個增強的集體通信庫（CCL），一個中央C4D主節(jié)點，以及作為中介的C4a（C4代理）。論文選擇使用增強的CCL，因為當(dāng)前最先進(jìn)的CCL，如NCCL [20]，缺乏對集體通信操作進(jìn)行在線監(jiān)控的能力。

                圖3. 容錯系統(tǒng)概覽    

                圖4. C4D的架構(gòu)

C4D監(jiān)控。圖5展示了論文增強的四層CCL，類似于當(dāng)代的CCL。論文對底部三層進(jìn)行了擴展，以實現(xiàn)監(jiān)控功能。通信層跟蹤通信器ID、等級計數(shù)和等級分配。操作層監(jiān)控集體操作類型、算法、數(shù)據(jù)類型、元素計數(shù)以及操作持續(xù)時間和計數(shù)。傳輸層收集連接的具體信息，如RDMA IP和QP號，以及消息統(tǒng)計數(shù)據(jù)，包括傳輸?shù)挠嫈?shù)、大小和持續(xù)時間。在運行時以低成本和高精度收集上述信息并非易事。為了精確監(jiān)控通信內(nèi)核的執(zhí)行模式，論文改進(jìn)了所有相關(guān)的CDUA內(nèi)核，直接記錄它們的開始和完成時間，因為CPU時間戳和CUDA事件對此目的無效或不準(zhǔn)確。

C4D分析。基于上述收集的信息，論文可以檢測到在論文的集群中頻繁發(fā)生的四種常見類型的錯誤，即通信掛起、非通信掛起、通信緩慢和非通信緩慢。檢測前兩種錯誤類型相對容易，此處不作深入討論，論文將重點放在識別緩慢綜合癥實例的更復(fù)雜任務(wù)上。

                圖5. 增強型CCL    

圖6展示了一個說明性的例子。工作者之間的通信延遲被映射到一個二維矩陣中，其中每個元素代表一對工作者之間的延遲，由其y坐標(biāo)（源）和x坐標(biāo)（目的地）標(biāo)識。矩陣中的高值有助于識別慢速連接：單個高值點表示特定的連接瓶頸，一行高值表明源端存在問題，一列高值則指向目的地的問題。               

                圖6. 通信緩慢的癥狀

2.2.2 并行訓(xùn)練的可擴展性

并行訓(xùn)練性能取決于單節(jié)點計算、數(shù)據(jù)訪問和集體通信的效率。雖然單節(jié)點效率可以通過混合精度[35]和變換器引擎等優(yōu)化提高，數(shù)據(jù)訪問效率可以通過Alluxio等緩存機制提高，但本文重點關(guān)注集體通信效率，這是訓(xùn)練可擴展性的關(guān)鍵因素。

如果論文把網(wǎng)絡(luò)帶寬視為一種資源，優(yōu)化集體通信性能相當(dāng)于找到一種最佳的資源分配方法。實際上，集體通信可以看作是工作者之間一系列一對一通信的集合，如果包含歸約操作，還可能涉及計算。因此，尋找最佳資源分配的問題可以分解為兩個問題。首先，論文需要最小化每個一對一通信的資源需求。其次，論文需要以最小化總通信時間的方式將每個一對一通信映射到網(wǎng)絡(luò)資源。

第一個問題并非本文關(guān)注的焦點，因此為了完整性，論文在此簡要介紹。論文的網(wǎng)絡(luò)實際上是一種分層拓?fù)洌琋VLINK構(gòu)成第一層，不同服務(wù)器間的RDMA網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成第二層。此外，論文利用了雙上行鏈路技術(shù)，這不僅提高了網(wǎng)絡(luò)可靠性，還允許增加交換機芯片的基數(shù)。顯然，對于給定數(shù)量的端點和指定的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌粨Q機基數(shù)越大，網(wǎng)絡(luò)直徑越小。其次，論文采用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓兄恼{(diào)度技術(shù)，確保需要通信的兩個等級在網(wǎng)絡(luò)中盡可能接近。

論文的方法：C4P。為應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，論文引入了C4P（C4性能）系統(tǒng)，該系統(tǒng)旨在減少不必要的通信成本。C4P通過以下方式優(yōu)化并發(fā)作業(yè)和鏈路故障的通信：(1) 在任務(wù)啟動時識別并避免故障鏈路，(2) 平衡RDMA QPs（即連接）跨路徑以實現(xiàn)負(fù)載分配，以及(3) 動態(tài)適應(yīng)QP工作負(fù)載以響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)變化和流量沖突。本質(zhì)上，C4P是一種流量工程技術(shù)，旨在通過調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)每個數(shù)據(jù)流的傳輸路徑來最小化網(wǎng)絡(luò)擁塞。    

C4P遵循C4D的軟件架構(gòu)，但存在關(guān)鍵差異，如圖7所示。首先，C4P主節(jié)點作為多個作業(yè)或租戶的控制中心，與專注于單一作業(yè)的C4D主節(jié)點不同。此外，C4P的CCL可以為通信中的工作者請求路徑分配，而C4D的CCL收集監(jiān)控數(shù)據(jù)。最后，C4P的主節(jié)點分配通信路徑，而C4D的主節(jié)點處理故障檢測和診斷。

論文采用路徑探測進(jìn)行精細(xì)化的流量工程。C4P首先隔離并丟棄葉節(jié)點與脊節(jié)點交換機之間的故障鏈路，構(gòu)建一個健康鏈路網(wǎng)絡(luò)。C4P主控通過每個葉節(jié)點交換機上隨機選擇的服務(wù)器執(zhí)行全網(wǎng)狀路徑探測，識別并記錄可靠路徑。在連接建立時，CCL向C4P主控發(fā)起路徑請求，主控通過指定RDMA連接的源端口來響應(yīng)所選路徑。主控確保來自同一NIC的流量在左右端口間平衡，禁止左端口到右端口的路徑，反之亦然。               

                圖7 展示了C4P的工作流程

C4P的部署方式與C4D相似，兩者都被嵌入用戶鏡像中，以便與Kubernetes（K8s）集成。然而，一個顯著的區(qū)別是，C4P主節(jié)點在系統(tǒng)全局層面運行，提供全局訪問，而C4D主節(jié)點則扮演更局部化的角色，僅限于單個作業(yè)范圍。為避免冗余，此處不再重復(fù)詳細(xì)信息。    

2.3 論文的效果

2.3.1 設(shè)置

如表2所示，論文概述了操作集群的系統(tǒng)配置，從中收集了C4D的評估數(shù)據(jù)。另一方面，與C4P相關(guān)的評估是在該集群的一個子集上進(jìn)行的。為了防止集群中其他正在進(jìn)行的工作的干擾，并確保論文評估結(jié)果的完整性，論文分配了集群的一個特定部分作為受控測試環(huán)境。該測試床包括16個節(jié)點，配備總共128個GPU。所有節(jié)點都直接連接到8個專用葉交換機，確保論文的測試活動有一個專用的環(huán)境。

該高性能集群內(nèi)的節(jié)點配備有8個NVIDIA H800 GPU和8個BlueField-3 NICs 。每個NIC提供兩個物理200Gbps端口，這些端口被綁定以創(chuàng)建一個單一邏輯400Gbps端口。這些NIC集成到一個3級Clos網(wǎng)絡(luò)[7]中，配置為Fat-Tree拓?fù)洌喡?:1，確保最佳性能和帶寬分配。利用Broadcom的Trident4作為葉交換機和Tomahawk4作為脊交換機，集群能夠支持超過10,000個GPU。在單個pod中，構(gòu)成兩級子網(wǎng)，它可以容納512個GPU，展示了其廣泛的擴展性。

C4D的有效性通過論文的一項真實世界LLM訓(xùn)練工作負(fù)載進(jìn)行評估。該工作所使用的模型包含1750億個參數(shù)。采用2400個GPU進(jìn)行分布式訓(xùn)練，該模型從零開始完成一個完整的訓(xùn)練周期通常需要超過一個月的時間。相比之下，C4P的效率通過集體通信基準(zhǔn)測試和三個代表性的語言模型（LM）訓(xùn)練任務(wù)進(jìn)行評估。為了確保通信基準(zhǔn)測試的評估結(jié)果公正，論文將其配置為使用基于環(huán)的算法。測試中涉及的模型的具體配置，如并行策略和零優(yōu)化器級別，將在評估結(jié)果展示時詳細(xì)說明。    

2.3.2 結(jié)果

2.3.2.1 C4D有效性的評估

論文審查了來自內(nèi)部客戶的一項工作的歷史日志，包括其開始和終止時間戳，以及工作因某些原因成功或失敗的情況。論文的主要關(guān)注點放在了一個需要2400個GPU并需要超過一個月時間來完成其模型訓(xùn)練過程的代表性工作上。如表3所示，論文比較了該工作在部署提出的容錯系統(tǒng)之前（2023年6月）和之后（2023年12月）因錯誤導(dǎo)致的停機時間。數(shù)據(jù)清楚地表明，C4D的部署導(dǎo)致停機時間顯著減少，大約減少了30倍，從31.19%下降到僅1.16%。

在2023年12月，盡管系統(tǒng)診斷仍然占據(jù)大部分停機時間，但其貢獻(xiàn)相比以往減少了約27倍，略低于平均效率提升水平。C4D的部署顯著加快了錯誤檢測和故障組件定位的速度，將響應(yīng)時間縮短至僅幾十秒。然而，轉(zhuǎn)向服務(wù)仍需額外幾分鐘來隔離受影響的節(jié)點并重啟作業(yè)，表明仍有改進(jìn)空間。導(dǎo)致停機的第二大原因是檢查點后的持續(xù)時間。但隨著更頻繁的檢查點采用，用戶現(xiàn)在每10分鐘可以保存一次檢查點，因此檢查點后的停機時間大幅減少了33倍。與作業(yè)重新初始化相關(guān)的成本保持不變，由于系統(tǒng)中最脆弱組件的識別和增強，平均錯誤率下降了3.33倍，從0.6%降至0.15%。    

深入分析診斷和隔離開銷后，顯而易見，大多數(shù)錯誤源于GPU缺陷，包括GPU ECC錯誤、NVLink錯誤和CUDA錯誤。在2023年6月，這些GPU相關(guān)問題占到了總停機時間的12.53%，約占整體開銷的2/3。值得注意的是，到2023年12月，這些GPU相關(guān)錯誤的頻率降低了3.2倍，相關(guān)時間開銷更是大幅減少了41.8倍。這一顯著改善歸功于C4D處理這些特定類型錯誤的高效性，從而大幅降低了相應(yīng)的開銷。對于C4D僅能部分管理的其他類型錯誤，仍有顯著改進(jìn)。這些錯誤的頻率降低了3.4倍，處理它們所花費的時間減少了16.5倍。這些數(shù)據(jù)突顯了C4D對系統(tǒng)整體性能和可靠性的積極影響。

                  圖8. 通過綁定端口間的平衡流量實現(xiàn)的改進(jìn)    

平衡兩個綁定物理端口之間的流量。當(dāng)流量從構(gòu)成單一綁定端口的兩個不同物理端口分發(fā)時，存在兩種流量可能被路由到接收端同一物理端口的情況，導(dǎo)致接收端兩個物理端口之間的流量不平衡。通過采用C4P，論文可以為每個物理端口的流量指定專用路徑，從而防止由這種不平衡引起的性能下降。沒有C4P，大多數(shù)測試案例中的有效busbw低于240 Gbps，遠(yuǎn)低于網(wǎng)絡(luò)的理想帶寬（約360 Gbps）。然而，啟用C4P后，有效busbw接近峰值360 Gbps，意味著性能提升了50%，展示了C4P在優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能方面的實際益處。

在多個作業(yè)間平衡流量。為了展示C4P在緩解多個并發(fā)作業(yè)間的流量沖突中的有效性，論文進(jìn)行了一項評估，涉及8個同時進(jìn)行的allreduce基準(zhǔn)測試應(yīng)用。數(shù)據(jù)顯示，所有任務(wù)在C4P實現(xiàn)全局流量工程的情況下，性能水平相似，接近該測試床上單個任務(wù)可達(dá)到的最大吞吐量。具體而言，這些任務(wù)的性能指標(biāo)在353.86 Gbps至360.57 Gbps之間。相比之下，當(dāng)未啟用C4P時，任務(wù)間存在顯著的性能下降和差異。性能最差的任務(wù)僅達(dá)到171.93 Gbps，而最佳任務(wù)達(dá)到263.27 Gbps。平均而言，C4P提升了系統(tǒng)總吞吐量70.3%。這一比較清楚地突顯了C4P在帶寬利用率和一致性方面帶來的顯著改進(jìn)。    

圖 9. 全局任務(wù)特征工程的有效性

                  圖10 展示了每個綁定端口接收到的擁塞通知包（CNP)計數(shù)

在發(fā)送端，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況進(jìn)行響應(yīng)。如圖10所示，每個綁定端口每秒大約接收15,000個擁塞通知包（CNPs），計數(shù)在12,500至17,500之間波動。CNP的到來會觸發(fā)數(shù)據(jù)傳輸速率的限制。    

圖11. 鏈路故障出現(xiàn)時的負(fù)載均衡效果

對動態(tài)鏈路故障的容忍度。全球流量工程的有效性依賴于底層網(wǎng)絡(luò)條件的穩(wěn)定性。一條故障的鏈路可能需要重新路由受影響的流，這可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的流量分布不平衡，并否定全球流量工程的有效性。在這種情況下，負(fù)載均衡機制將發(fā)揮作用，調(diào)整每個流的負(fù)載，從而重新平衡網(wǎng)絡(luò)流量。為了評估這一機制的有效性，論文在1:1超額訂閱的網(wǎng)絡(luò)中重復(fù)了之前的實驗，并在實驗期間故意停用了一條鏈路。為了獲得任務(wù)的即時性能，而不是任務(wù)完成后平均值，論文改進(jìn)了測試基準(zhǔn)，以便在每次allreduce操作。    

評估結(jié)果如圖11所示。盡管高頻時間戳記錄導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)一些波動，論文仍能觀察到啟用動態(tài)負(fù)載均衡后系統(tǒng)吞吐量的顯著提升。在未激活C4P負(fù)載均衡的測試中，給定任務(wù)的總線帶寬大幅下降，數(shù)值在160 Gbps至220 Gbps之間，平均帶寬為185.76 Gbps。相反，當(dāng)啟用C4P負(fù)載均衡時，觀察到的總線帶寬顯著提高，范圍在290 Gbps至335 Gbps之間，平均為301.46 Gbps。這一提升代表了訓(xùn)練過程中發(fā)生鏈路錯誤時62.3%的顯著性能增益。注意，在8個上行鏈路中存在1個鏈路錯誤的情況下，理論理想性能將是原始性能的7/8，即315 Gbps。啟用C4P所達(dá)到的性能發(fā)現(xiàn)與這一理想值非常接近。                 

圖12. 有無負(fù)載均衡情況下交換機端口帶寬的比較

為了展示C4P負(fù)載均衡如何提升系統(tǒng)吞吐量，論文收集了關(guān)于流量在每個端口分布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，如圖12所示。在實施C4P流量工程后，所有上游端口在引入鏈路錯誤之前都顯示出接近最優(yōu)的帶寬利用率。然而，鏈路錯誤的出現(xiàn)導(dǎo)致不同端口間的吞吐量出現(xiàn)顯著差異。在沒有C4P負(fù)載均衡的情況下，僅有三個端口的流量有所增加，表明原本指向故障鏈路的流量正被重新路由至這些端口。    

因此，這些擁堵端口內(nèi)每個流可用的帶寬減少，同一通信信道內(nèi)流的性能也受到負(fù)面影響。結(jié)果，其他端口的帶寬出現(xiàn)明顯下降。相反，C4P負(fù)載均衡動態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)流量的分布，減輕擁堵流的負(fù)擔(dān)，同時增加通過利用不足路徑的流量。這一策略導(dǎo)致端口間的負(fù)載更加均衡，使得之前未充分利用的端口能夠處理更多流量。因此，這一優(yōu)化措施帶來了系統(tǒng)吞吐量的整體提升。

實際工作中的性能提升。為了評估C4P在增強現(xiàn)實世界應(yīng)用性能方面的效果，論文使用三個代表性的訓(xùn)練任務(wù)進(jìn)行了測試：Jobl涉及使用Megatron框架訓(xùn)練一個GPT模型，結(jié)合了TP和DP策略進(jìn)行分布式訓(xùn)練。該模型包含220億個參數(shù)，TP和DP的大小分別設(shè)置為8和16。Job2訓(xùn)練一個包含70億參數(shù)的Llama模型。對于此任務(wù)，使用了Deepspeed框架進(jìn)行分布式訓(xùn)練，并激活了zero優(yōu)化，訓(xùn)練僅利用了DP。Job3涉及訓(xùn)練一個包含1750億參數(shù)的另一個GPT模型。該模型也是基于Megatron框架訓(xùn)練，使用了TP和PP策略。將TP和PP的大小都配置為8，有效地創(chuàng)建了2個DP組。                 

                  圖13展示了實際工作中性能提升的情況

性能評估結(jié)果如圖13所示。從圖中可以明顯看出，前兩項工作在性能上有了顯著提升。具體來說，Job1的吞吐量增加了15.95%，從74.82提升至86.76樣本每秒。同樣，Job2的性能也提升了14.1%，吞吐量從156.59增加到178.65樣本每秒。相比之下，Job3的性能提升并不明顯。論文的分析表明，性能提升的差異與訓(xùn)練步驟中通信時間的比例密切相關(guān)。對于前兩項工作，通信開銷占每次迭代時長的30%以上。然而，Job3設(shè)置了較高的梯度累積（GA）值16，這意味著參數(shù)更新每16步才發(fā)生一次。這種設(shè)置大大降低了相對通信成本，這也解釋了Job3性能提升不明顯的原因。    

本文轉(zhuǎn)載自 ??AI帝國??，作者：無影寺