Large-scale deep neural networks (DNNs), such as large language models (LLMs), have revolutionized the artificial intelligence (AI) field and become increasingly popular. However, training or fine-tuning such models requires substantial computational power and resources, where the memory capacity of a single acceleration device like a GPU is one of the most important bottlenecks. Owing to the prohibitively large overhead (e.g., $10 \times$) of GPUs' native memory allocator, DNN frameworks like PyTorch and TensorFlow adopt a caching allocator that maintains a memory pool with a splitting mechanism for fast memory (de)allocation. Unfortunately, the caching allocator's efficiency degrades quickly for popular memory reduction techniques such as recomputation, offloading, distributed training, and low-rank adaptation. The primary reason is that those memory reduction techniques introduce frequent and irregular memory (de)allocation requests, leading to severe fragmentation problems for the splitting-based caching allocator. To mitigate this fragmentation problem, we propose a novel memory allocation framework based on low-level GPU virtual memory management called GPU memory lake (GMLake). GMLake employs a novel virtual memory stitching (VMS) mechanism, which can fuse or combine non-contiguous memory blocks with a virtual memory address mapping. GMLake can reduce an average of 9.2 GB (up to 25 GB) GPU memory usage and 15% (up to 33% ) fragmentation among eight LLM models on GPU A100 with 80 GB memory. GMLake is completely transparent to the DNN models and memory reduction techniques and ensures the seamless execution of resource-intensive deep-learning tasks. We have open-sourced GMLake at https://github.com/intelligent-machine-learning/glake/tree/main/GMLake.


翻译:大规模深度神经网络(DNN),如大型语言模型(LLM),已彻底变革人工智能(AI)领域并日益普及。然而,训练或微调此类模型需要巨大的计算能力和资源,其中单个加速设备(如GPU)的内存容量是最关键的瓶颈之一。由于GPU原生内存分配器的开销极高(例如$10 \times$),PyTorch和TensorFlow等DNN框架采用缓存分配器,通过维护带有分割机制的内存池实现快速内存分配与释放。不幸的是,对于重计算、卸载、分布式训练和低秩适配等流行内存缩减技术,缓存分配器的效率会迅速下降。主要原因是这些内存缩减技术引入了频繁且不规则的(内存)分配请求,导致基于分割的缓存分配器出现严重的碎片问题。为缓解此碎片问题,我们提出一种基于底层GPU虚拟内存管理的新型内存分配框架——GPU内存湖(GMLake)。GMLake采用创新的虚拟内存拼接(VMS)机制,可通过虚拟内存地址映射融合或组合非连续内存块。在配备80GB内存的GPU A100上,针对八种LLM模型,GMLake平均可减少9.2GB(最高25GB)的GPU内存使用量,并将碎片率降低15%(最高33%)。GMLake对DNN模型和内存缩减技术完全透明,确保资源密集型深度学习任务的无缝执行。我们已将GMLake开源在https://github.com/intelligent-machine-learning/glake/tree/main/GMLake。

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
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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
18+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
4+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
2026“人工智能+”行业发展蓝皮书(附下载)
专知会员服务
7+阅读 · 今天12:11
《强化学习数学基础》
专知会员服务
4+阅读 · 今天12:07
“Maven计划”的发展演变之“Maven智能系统”应用
《无人机革命:来自俄乌战场的启示》(报告)
专知会员服务
9+阅读 · 今天6:48
《实现联合作战能力所需的技术》58页报告
专知会员服务
5+阅读 · 今天6:30
以色列运用人工智能优化空袭警报系统
专知会员服务
5+阅读 · 今天6:20
以色列在多条战线部署AI智能体
专知会员服务
7+阅读 · 今天6:12
相关资讯
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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
18+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
4+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