論文の概要: Accelerating Large Language Model Training with Hybrid GPU-based Compression

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.02423v1
• Date: Wed, 4 Sep 2024 04:05:30 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-09-05 20:15:07.522823
• Title: Accelerating Large Language Model Training with Hybrid GPU-based Compression
• Title（参考訳）: ハイブリッドGPUによる大規模言語モデル学習の高速化
• Authors: Lang Xu, Quentin Anthony, Qinghua Zhou, Nawras Alnaasan, Radha R. Gulhane, Aamir Shafi, Hari Subramoni, Dhabaleswar K. Panda,
• Abstract要約: MPIライブラリはメッセージサイズを大幅に削減し、相互接続帯域幅を活用することが証明されている。 分散大言語モデル(LLM)学習における圧縮支援型MPI集団の有効性について検討した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.204387803072905
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Data Parallelism (DP), Tensor Parallelism (TP), and Pipeline Parallelism (PP) are the three strategies widely adopted to enable fast and efficient Large Language Model (LLM) training. However, these approaches rely on data-intensive communication routines to collect, aggregate, and re-distribute gradients, activations, and other important model information, which pose significant overhead. Co-designed with GPU-based compression libraries, MPI libraries have been proven to reduce message size significantly, and leverage interconnect bandwidth, thus increasing training efficiency while maintaining acceptable accuracy. In this work, we investigate the efficacy of compression-assisted MPI collectives under the context of distributed LLM training using 3D parallelism and ZeRO optimizations. We scaled up to 192 V100 GPUs on the Lassen supercomputer. First, we enabled a na\"ive compression scheme across all collectives and observed a 22.5\% increase in TFLOPS per GPU and a 23.6\% increase in samples per second for GPT-NeoX-20B training. Nonetheless, such a strategy ignores the sparsity discrepancy among messages communicated in each parallelism degree, thus introducing more errors and causing degradation in training loss. Therefore, we incorporated hybrid compression settings toward each parallel dimension and adjusted the compression intensity accordingly. Given their low-rank structure (arXiv:2301.02654), we apply aggressive compression on gradients when performing DP All-reduce. We adopt milder compression to preserve precision while communicating activations, optimizer states, and model parameters in TP and PP. Using the adjusted hybrid compression scheme, we demonstrate a 17.3\% increase in TFLOPS per GPU and a 12.7\% increase in samples per second while reaching baseline loss convergence.
• Abstract（参考訳）: Data Parallelism(DP)、Tensor Parallelism(TP)、Pipeline Parallelism(PP)は、高速で効率的なLarge Language Model(LLM)トレーニングを実現するために広く採用されている3つの戦略である。 しかし、これらのアプローチはデータ集約的な通信ルーチンに頼り、グラデーション、アクティベーション、その他の重要なモデル情報を収集し、集約し、再分割する。 GPUベースの圧縮ライブラリと共同設計され、MPIライブラリはメッセージサイズを大幅に削減し、相互接続帯域幅を活用することが証明されている。 本研究では,3次元並列処理とZeRO最適化を用いた分散LLM学習における圧縮支援型MPI集合の有効性について検討する。 私たちはLassenスーパーコンピュータ上で192V100のGPUをスケールしました。 GPT-NeoX-20Bトレーニングでは,1秒間に22.5倍のTFLOPS増加,23.6倍のサンプル増加が確認された。 それでも、このような戦略は、各並列度で通信されるメッセージ間の間隔のずれを無視し、より多くのエラーを発生させ、トレーニング損失を減少させる。 そこで, 並列次元毎にハイブリッド圧縮設定を組み込み, 圧縮強度を調整した。 それらの低ランク構造(arXiv:2301.02654)を仮定し、DPオールリデュースを行う際の勾配にアグレッシブな圧縮を適用する。 アクティベーション、オプティマイザ状態、TPおよびPPのモデルパラメータを通信しながら精度を保つために、より穏やかな圧縮を採用する。 調整されたハイブリッド圧縮方式を用いて,GPU毎のTFLOPSの17.3\%増加と,ベースライン損失収束を達成しつつ,毎秒12.7\%増加を示す。

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