Deep neural networks (DNNs) continue to grow rapidly in size, making them infeasible to train on a single device. Pipeline parallelism is commonly used in existing DNN systems to support large-scale DNN training by partitioning a DNN into multiple stages, which concurrently perform DNN training for different micro-batches in a pipeline fashion. However, existing pipeline-parallel approaches only consider sequential pipeline stages and thus ignore the topology of a DNN, resulting in missed model-parallel opportunities. This paper presents graph pipeline parallelism (GPP), a new pipeline-parallel scheme that partitions a DNN into pipeline stages whose dependencies are identified by a directed acyclic graph. GPP generalizes existing sequential pipeline parallelism and preserves the inherent topology of a DNN to enable concurrent execution of computationally-independent operators, resulting in reduced memory requirement and improved GPU performance. In addition, we develop GraphPipe, a distributed system that exploits GPP strategies to enable performant and scalable DNN training. GraphPipe partitions a DNN into a graph of stages, optimizes micro-batch schedules for these stages, and parallelizes DNN training using the discovered GPP strategies. Evaluation on a variety of DNNs shows that GraphPipe outperforms existing pipeline-parallel systems such as PipeDream and Piper by up to 1.6X. GraphPipe also reduces the search time by 9-21X compared to PipeDream and Piper.


翻译:深度神经网络(DNN)的规模持续快速增长,导致在单一设备上训练已不可行。流水线并行是现有DNN系统中广泛采用的技术,通过将DNN划分为多个阶段,以流水线方式对不同微批次并发执行训练,从而支持大规模DNN训练。然而,现有流水线并行方法仅考虑顺序流水线阶段,因而忽略了DNN的拓扑结构,错失了模型并行的优化机会。本文提出图流水线并行(GPP),这是一种新的流水线并行方案,将DNN划分为依赖关系由有向无环图标识的流水线阶段。GPP推广了现有的顺序流水线并行,保留了DNN的固有拓扑结构,使得计算独立的算子能够并发执行,从而降低内存需求并提升GPU性能。此外,我们开发了GraphPipe分布式系统,该系统利用GPP策略实现高性能、可扩展的DNN训练。GraphPipe将DNN划分为阶段图,优化这些阶段的微批次调度,并基于发现的GPP策略并行化DNN训练。在多种DNN上的评估表明,GraphPipe在性能上超越PipeDream、Piper等现有流水线并行系统达1.6倍。与PipeDream和Piper相比,GraphPipe还将策略搜索时间减少了9至21倍。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
人工智能赋能无人机:俄乌战争(万字长文)
专知会员服务
5+阅读 · 今天6:56
国外海军作战管理系统与作战训练系统
专知会员服务
2+阅读 · 今天4:16
美军条令《海军陆战队规划流程(2026版)》
专知会员服务
10+阅读 · 今天3:36
《压缩式分布式交互仿真标准》120页
专知会员服务
4+阅读 · 今天3:21
《电子战数据交换模型研究报告》
专知会员服务
6+阅读 · 今天3:13
《基于Transformer的异常舰船导航识别与跟踪》80页
《低数据领域军事目标检测模型研究》
专知会员服务
6+阅读 · 今天2:37
【CMU博士论文】物理世界的视觉感知与深度理解
专知会员服务
10+阅读 · 4月22日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员