Таркатылган окутуу чоң маалымат топтомдорун жана чоң моделдерди иштетүү үчүн моделдик окутууну бир нече машиналарга же түзмөктөргө жайылтат, ал эми борборлоштурулган окутуу баарын бир системада кармайт. Алардын ортосундагы тандоо масштабга, инфраструктурага жана колундагы машиналык окутуунун конкреттүү жумуш жүгүнө жараша болот.
Көрүнүктүү нерселер
Таркатылган окутуу бир машиналык эс тутумдун чегинен ашып кеткен моделдерге мүмкүндүк берет, ал эми борборлоштурулган окутуу бир системанын жабдыктары менен чектелген.
Борборлоштурулган окутуу жөнөкөй мүчүлүштүктөрдү оңдоону жана кайталоону сунуштайт, ал эми бөлүштүрүлгөн орнотуулар оркестрлештирүү куралдарын жана синхрондоштуруу логикасын талап кылат.
Федеративдик жана купуялуулукту сактоочу окутуу таратылган ыкмалар менен гана мүмкүн, анткени маалыматтар ар бир кызматкер үчүн жергиликтүү бойдон калат.
Бөлүштүрүлгөн окутуу чоң жумуш жүктөмдөрү үчүн дубал саатынын убактысын кескин кыскартат, бирок борборлоштурулган окутуудан качкан байланыштын кошумча чыгымдарын киргизет.
Бөлүштүрүлгөн окутуу эмне?
Моделдерди иштеп чыгууну тездетүү үчүн окутуу жумуш жүгүн бир нече процессорлорго, машиналарга же географиялык жайгашкан жерлерге бөлүштүргөн машиналык окутуу ыкмасы.
GPT-3 жана PaLM сыяктуу моделдер бир GPUнун эс тутум сыйымдуулугунан ашып, жүздөгөн гигабайт VRAM талап кылгандыктан, бөлүштүрүлгөн окутуу маанилүү болуп калды.
Маалыматтардын параллелизми окутуу топторун жумушчулар арасында бөлүштүрсө, моделдин параллелизми бир моделдин катмарларын түзмөктөр арасында бөлүштүрөт.
PyTorch DDP, Horovod жана DeepSpeed сыяктуу алкактар бөлүштүрүлгөн окутууну ыңгайлаштырылган инфраструктураны курбастан жеткиликтүү кылат.
NCCL жана MPI сыяктуу байланыш китепканалары окутуу учурунда жумушчулардын ортосундагы градиенттик синхрондоштурууну башкарат.
OpenAI, Google жана Meta компанияларынан алынган ири тил моделдери миңдеген GPU же TPU аркылуу таратылган окутууга таянат.
Борборлоштурулган окутуу эмне?
Бардык окутуу маалыматтары жана эсептөөлөр бир машинада же тыгыз байланышкан кластерде жүргүзүлгөн салттуу машиналык окутуу ыкмасы.
Борборлоштурулган окутуу бир серверде же жумуш станциясында жүргүзүлөт, маалыматтарды, моделди жана эсептөөлөрдү бир жерде сактайт.
Көпчүлүк академиялык изилдөөлөр жана чакан жана орто бизнес моделдери жөнөкөйлүгүнөн улам дагы эле борборлоштурулган окутууну колдонушат.
80 ГБ VRAM менен NVIDIA A100 жана H100 сыяктуу графикалык процессорлор ондогон миллиарддаган параметрлерге чейин моделдерди борборлоштурулган окутууга мүмкүндүк берет.
Борборлоштурулган орнотуулар мүчүлүштүктөрдү оңдоону, кайталоону жана версияны башкарууну жөнөкөйлөтөт, анткени баары бир чөйрөдө болот.
Scikit-learn, стандарттуу TensorFlow жана Keras сыяктуу алкактар негизинен борборлоштурулган жумуш агымдарын эске алуу менен иштелип чыккан.
Салаштыруу таблицасы
Мүмкүнчүлүк
Бөлүштүрүлгөн окутуу
Борборлоштурулган окутуу
Инфраструктура
Бир нече машиналар, GPUлар же түйүндөр биргелешип иштешет
Бир машина же тыгыз байланышкан кластер
Масштабдоо мүмкүнчүлүгү
Миңдеген түзмөктөргө жана триллион параметрлүү моделдерге масштабдалат
Бир машиналык аппараттык кубаттуулук менен чектелген
Маалыматтарды иштетүү
Маалыматтарды ар кайсы жерлерде бөлүшүүгө же жумушчулар үчүн жергиликтүү сактоого болот
Бардык маалыматтар бир машинада болушу же бир машинага жеткиликтүү болушу керек
Байланыш чыгымдары
NCCL, MPI же gRPC аркылуу градиент синхрондоштурууну талап кылат
Түйүндөр аралык байланыштын кереги жок
Кемчиликтерге чыдамдуулук
Текшерүү пункту менен жеке түйүндөрдүн бузулууларынан калыбына келтире алат
Эгерде хост машинасы иштебей калса, бир гана иштебей калуу чекити
Орнотуунун татаалдыгы
Жогорку — Kubernetes же Ray сыяктуу оркестрлештирүү куралдарын талап кылат
Төмөн — фреймворкту орнотуп, скриптти иштетиңиз
Эң ылайыктуусу
Чоң тил моделдери, фундаменталдык моделдер, массивдүү маалыматтар топтому
Чакан жана орто моделдер, изилдөө, прототиптөө
Чыгымдардын профили
Баштапкы баасы жогору, бирок масштабдуу баа-сапаты жакшыраак
Баштапкы баасы төмөн, бирок жабдууларды жаңыртуу кымбатыраак болот
Толук салыштыруу
Масштабдоо жана моделдин өлчөмү
Бөлүштүрүлгөн окутуу моделдер бир акселератордун эс тутумунан ашып кеткенде, жалгыз практикалык вариант болуп саналат. Жүздөгөн миллиард параметрлери бар заманбап фундаменталдык моделдер, канчалык VRAMга ээ болбосун, бир GPUга бата албайт. Борборлоштурулган окутуу бир нече миллиард параметрге чейинки моделдер үчүн, айрыкча 80 ГБ эс тутуму бар NVIDIA H100 түйүндөрү сыяктуу жогорку класстагы жабдыктарда эң сонун иштейт. Ал шыптан ашып өтүү керек болгондо, тензордук параллелизм жана түтүктөрдүн параллелизми сыяктуу бөлүштүрүлгөн ыкмалар милдеттүү эмес, зарыл болуп калат.
Маалыматтардын купуялуулугу жана жайгашкан жери
Борборлоштурулган окутуу бардык маалыматтардын бир жерде сакталышын болжолдойт, бул башкарууну жөнөкөйлөтөт, бирок купуя маалыматты топтоо керек болгондо купуялуулукка коркунуч келтирет. Бөлүштүрүлгөн окутуу маалыматтар жергиликтүү түзмөктөрдө же серверлерде сакталып, моделдин жаңыртуулары гана бөлүшүлгөн федеративдик окутууга жол ачат. Бул саламаттыкты сактоо жана каржы тармагында абдан маанилүү, анткени HIPAA жана GDPR сыяктуу жоболор маалыматтардын кыймылын чектейт. Компромисс, федеративдик ыкмалар борборлоштурулган окутуу толугу менен качкан статистикалык кыйынчылыктарды жана байланыш чыгымдарын жаратат.
Инфраструктура жана операциялык татаалдык
Бөлүштүрүлгөн окутууну жүргүзүү кластердик оркестрлештирүү, тармактык өткөрүү жөндөмдүүлүгү жана синхрондоштуруу протоколдору менен иштөөнү билдирет. Ray, Kubernetes жана SLURM сыяктуу куралдар бул татаалдыкты башкарууга жардам берет, бирок үйрөнүү ийри сызыгы тик. Борборлоштурулган окутуу, тескерисинче, көп учурда Python скриптин жумуш станциясында же ижарага алынган булут инстанциясында иштетүүгө барабар. Мүчүлүштүктөрдү оңдоо жөнөкөй, анткени текшерүү үчүн бир гана чөйрө бар жана тармактык байланыш жок болгондо кайталоо оңой болот.
Ылдамдык жана өткөрүү жөндөмдүүлүгү
Бөлүштүрүлгөн окутуу көптөгөн түзмөктөрдө эсептөөлөрдү параллелдештирүү менен дубал саатынын убактысын кескин кыскарта алат. Бир машинада бир нече жумага созулган жумуш, эгерде жумуш жүгү жакшы параллелдешсе, 64 GPU кластеринде бир нече сааттын ичинде бүтүшү мүмкүн. Бирок, жумушчулардын ортосундагы байланыштын кошумча чыгымдары, айрыкча жайыраак өз ара байланыштарда, бул артыкчылыктарды азайтышы мүмкүн. Борборлоштурулган окутуу бул кошумча чыгымдарды толугу менен жок кылат, бул параллелдештирүүнүн кошумча чыгымдары чыныгы эсептөө убактысынан ашып кеткен кичинекей моделдер үчүн ылдамыраак кылат.
Чыгымдар жана ресурстардын натыйжалуулугу
Таркатылган окутуу AWS, GCP жана Azure сыяктуу булут провайдерлери же жергиликтүү GPU кластерлери аркылуу болобу, олуттуу инфраструктуралык инвестицияларды талап кылат. Ар бир эксперименттин баасы жогору, бирок окутуу токенинин же параметринин баасы көп учурда масштабда төмөндөйт. Борборлоштурулган окутуу баштоо үчүн арзаныраак жана эксперимент жүргүзүү үчүн идеалдуу, бирок аппараттык чегине жетүү товардык түйүндөрдү кошуунун ордуна барган сайын кымбатыраак машиналарды сатып алууну билдирет. Көптөгөн моделдерди окуткан уюмдар үчүн таратылган орнотуулар масштабдын жакшыраак үнөмдүүлүгүн сунуштайт.
Кемчиликтерге чыдамдуулук жана ишенимдүүлүк
Борборлоштурулган окутуу учурунда бир машина иштебей калганда, бүтүндөй жумуш токтоп, акыркы текшерүү пунктунан кайра башталышы керек. Бөлүштүрүлгөн системалар жумушту кайра дайындоо менен жеке түйүндөрдүн иштебей калышына чыдай алат, бирок бул кылдат текшерүү пунктун жана жумушту калыбына келтирүү логикасын талап кылат. PyTorch DDP жана TensorFlow's MirroredStrategy сыяктуу алкактар мунун айрымдарын автоматтык түрдө чечет, бирок инженерлер дагы эле иштебей калуу үчүн долбоорлоону талап кылышат. Борборлоштурулган окутуунун жөнөкөйлүгү анын ишенимдүүлүгүндө да бар: кыймылдуу бөлүктөрдүн аз болушу сынышы мүмкүн болгон нерселердин азыраак болушун билдирет.
Артыкчылыктары жана кемчиликтери
Бөлүштүрүлгөн окутуу
Артыкчылыктары
+Масштабдуу моделдерге чейин
+Тезирээк машыгуу убактысы
+Федеративдик окутууну камсыз кылат
+Жакшыраак катага чыдамдуулук
+Чоң маалымат топтомдорун иштетет
Конс
−Татаал орнотуу
−Жогорку инфраструктуралык чыгымдар
−Байланыш чыгымдары
−Мүчүлүштүктөрдү оңдоо кыйыныраак
Борборлоштурулган окутуу
Артыкчылыктары
+Орнотуу оңой
+Оңой мүчүлүштүктөрдү оңдоо
+Баштапкы баасы төмөн
+Синхрондоштуруу боюнча кошумча чыгымдар жок
+Прототиптөө үчүн эң сонун
Конс
−Аппараттык камсыздоо менен чектелген
−Бир гана ийгиликсиздик чекити
−Маалыматтардын купуялуулугу начар
−Масштабда жайыраак
Жалпы каталар
Мит
Таркатылган окутуу борборлоштурулган окутууга караганда ар дайым тезирээк болот.
Чындык
Ылдамдыктын жогорулашы жумуш жүгүнүн канчалык деңгээлде параллелдешүүсүнө жана тармактын өз ара байланышынын сапатына көз каранды. Кичинекей моделдер үчүн жумушчулардын ортосундагы байланыштын жогорулашы чындыгында бир күчтүү машинада иштөөгө караганда бөлүштүрүлгөн окутууну жайлатышы мүмкүн.
Мит
Борборлоштурулган окутуу чоң тилдик моделдер доорунда эскирген.
Чындык
Борборлоштурулган окутуу көпчүлүк машиналык окутуу иштери үчүн, анын ичинде бир нече миллиард параметрлердин алкагында тактоо, изилдөө жана өндүрүш моделдери үчүн демейки бойдон калууда. Орнотулган машиналык окутуу системаларынын басымдуу көпчүлүгү дагы эле борборлоштурулган ыкмаларды колдонушат.
Мит
Бөлүштүрүлгөн окутуу сиздин маалыматтарыңыздын автоматтык түрдө коопсуздугун билдирет.
Чындык
Стандарттык бөлүштүрүлгөн окутуу дагы эле жалпы инфраструктура боюнча маалыматтарды топтойт. Бөлүштүрүлгөн окутуунун белгилүү бир түрү болгон федеративдик окутуу гана чийки маалыматтарды жергиликтүү түзмөктөрдө сактайт, ошол эле учурда моделдин жаңыртууларын бөлүшөт.
Мит
Бир нече GPU колдонуу үчүн сизге бөлүштүрүлгөн окутуу керек.
Чындык
Бир нече GPU'лары бар бир машина түйүндөр арасында чыныгы бөлүштүрүлгөн окутуусуз маалыматтардын параллелизмин колдонуп моделдерди окута алат. Бөлүштүрүлгөн окутуу, атап айтканда, тармак аркылуу туташкан өзүнчө машиналар арасындагы координацияны билдирет.
Мит
Көбүрөөк машиналар ар дайым моделдин сапатынын жакшырышын билдирет.
Чындык
Моделдин сапаты жөн гана эсептөө масштабына эмес, маалыматтарга, архитектурага жана окутуу методологиясына көз каранды. Окутууларды көбүрөөк машиналарга бөлүштүрүү конвергенцияны тездетет, бирок акыркы моделдин тактыгын түп-тамырынан бери жакшыртпайт.
Көп суралуучу суроолор
Таркатылган жана борборлоштурулган окутуунун негизги айырмасы эмнеде?
Борборлоштурулган окутуу баарын бир машинада иштетет, ал эми бөлүштүрүлгөн окутуу жумуш жүгүн бир нече машиналарга же түзмөктөргө бөлүштүрөт. Бөлүү маалыматтарды бөлүүнү (маалыматтардын параллелизми), моделдин өзүн (моделдин параллелизми) же экөөнү тең камтышы мүмкүн. Бөлүштүрүлгөн окутуу моделдер же маалыматтар топтому бир система иштете ала тургандан ашып кеткенде зарыл.
Таркатылган окутууну качан колдонушум керек?
Бөлүштүрүлгөн окутуу моделиңиз бир GPUга бата албай тургандай чоң болгондо, маалыматтар топтомуңуз бир машинада натыйжалуу иштетүү үчүн өтө чоң болгондо же бир система бере алгандан тезирээк окутуу убактысы керек болгондо мааниге ээ. Ошондой эле, маалыматтар жергиликтүү түзмөктөрдөн чыга албаган федеративдик окутуу сценарийлери үчүн туура тандоо.
Борборлоштурулган окутуу таратылган окутууга караганда арзаныраакпы?
Алдын ала, ооба. Борборлоштурулган окутуу бир гана машинаны талап кылат, ал эми бөлүштүрүлгөн орнотуулар бир нече түйүндөрдү, жогорку ылдамдыктагы тармакты жана оркестрлештирүү программасын талап кылат. Бирок, масштабдуу түрдө бөлүштүрүлгөн окутуу көбүнчө окутуу саатына жакшыраак чыгым алып келет, анткени сиз барган сайын чоңураак бир машиналарды сатып алуунун ордуна товардык түйүндөрдү кошо аласыз.
Таркатылган окутууну кандай алкактар колдойт?
PyTorch DistributedDataParallel (DDP) жана FullyShardedDataParallel (FSDP) функцияларын сунуштайт, TensorFlow tf.distribute.Strategy функцияларын сунуштайт, ал эми Horovod экөөндө тең иштейт. Microsoft компаниясынын DeepSpeed жана NVIDIA компаниясынын Megatron-LM функциялары өтө чоң моделдер үчүн популярдуу. Ray жана Hugging Face Accelerate көптөгөн кеңири таралган жумуш агымдары үчүн бөлүштүрүлгөн окутууну жөнөкөйлөштүрүшөт.
Бир нече GPU менен бир машинада бөлүштүрүлгөн окутууну жүргүзө аламбы?
Ооба, бул бир түйүндүү көп GPU окутуу деп аталат жана техникалык жактан бөлүштүрүлгөн окутуунун бир түрү болуп саналат. PyTorch DDP жана TensorFlow'дун MirroredStrategy бул ишти жакшы чечет, GPUлардын ортосунда тез NVLink же PCIe байланыштарын колдонот. Чыныгы көп түйүндүү бөлүштүрүлгөн окутуу өзүнчө машиналардын ортосунда тармактык байланышты кошот.
Федеративдик окутуу деген эмне жана ал бөлүштүрүлгөн окутуу менен кандай байланышта?
Федеративдик окутуу – бул бөлүштүрүлгөн окутуунун адистештирилген формасы, анда маалыматтар жергиликтүү түзмөктөрдө (мисалы, телефондордо же ооруканаларда) сакталат жана борбордук координаторго моделдин жаңыртуулары гана жөнөтүлөт. Бул купуялуулукту сактоо менен бирге ар кандай маалымат булактары боюнча окутуудан пайда көрөт. Ал саламаттыкты сактоо, каржы жана мобилдик тиркемелерде кеңири колдонулат.
Таркатылган окутуу ийгиликсиздиктерди кантип чечет?
Ишенимдүү бөлүштүрүлгөн окутуу системалары моделдин абалын мезгил-мезгили менен сактоо үчүн текшерүү пункттарын колдонушат, ошондуктан иштебей калган түйүндү же машинаны бардык прогрессти жоготпостон алмаштырууга болот. Ray жана Elastic Horovod сыяктуу алкактар ишти автоматтык түрдө дени сак түйүндөргө кайра пландаштыра алат. Борборлоштурулган окутууда мындай механизм жок, андыктан кыйроо акыркы текшерүү пунктунан кайра баштоону билдирет.
Таркатылган окутууда кандай коммуникациялык тоскоолдуктар бар?
Эң чоң тоскоолдук, адатта, градиенттик синхрондоштуруу болуп саналат, мында жумушчулар ар бир окутуу кадамынан кийин жаңыртуулар менен алмашышат. Жай тармактар, жогорку кечигүү жана чоң модел өлчөмдөрүнүн баары бул чыгымдарды көбөйтөт. Чечимдерге градиенттик кысуу, байланыш менен эсептөөлөрдүн кайталанышы жана InfiniBand же NVLink сыяктуу жогорку ылдамдыктагы өз ара байланыштарды колдонуу кирет.
Чоң тил моделдери борборлоштурулган же бөлүштүрүлгөн окутууну колдонобу?
GPT-4, PaLM жана Llama сыяктуу бардык заманбап чоң тил моделдери миңдеген GPU же TPU аркылуу бөлүштүрүлгөн окутууну колдонушат. Жүздөгөн миллиарддаган параметрлери бар моделдер бир машинанын эс тутумуна бата албайт, бул бөлүштүрүлгөн ыкмаларды милдеттүү кылат. Кичинекей ачык булактуу моделдер дагы окутуу учурунда көп графикалык процессорлорду колдонушат.
Бөлүштүрүлгөн окутууну орнотуу канча убакытты алат?
Бир машинада жөнөкөй көп графикалык процессорлуу орнотуу үчүн, сиз PyTorch DDP же Hugging Face Accelerate колдонуп, бир сааттын ичинде иштей аласыз. Kubernetes же SLURM менен көп түйүндүү кластерлерди туура конфигурациялоо, адатта, бир нече күндөн жумага чейин созулат, айрыкча тармакты, сактоону жана мониторингди эске алганда. Булут провайдерлери бул орнотуу убактысын бир топ кыскарткан башкарылуучу чечимдерди сунушташат.
Чыгарма
Чоң моделдер, массалык маалымат топтомдору же борборлоштурулган орнотуулар көтөрө албаган катуу маалыматтардын жайгашкан жери боюнча талаптар менен иштеп жатканда бөлүштүрүлгөн окутууну тандаңыз. Жөнөкөйлүк жана төмөнкү операциялык чыгымдар чийки масштабга караганда маанилүүрөөк болгон жеткиликтүү жабдыктарга ыңгайлуу туура келген изилдөө, прототиптөө жана өндүрүш моделдери үчүн борборлоштурулган окутууну колдонуңуз.