about computing tasks and deep learning tranning

关于计算任务以及deep learning tranning

最近总算有了一点觉悟和进展,能从计算任务的角度去考虑一些问题而不是仅仅关注与存储和管理。 同学说deep learning是HPC最火的应用,也真是如此。同样的工具,不同的场景,热度真是不尽相同。比如deep learning的training的过程是很typical的计算任务,主要是计算卷积以及gradient(https://arxiv.org/pdf/1609.04747.pdf), 而对于科学计算的simulation的任务,很典型的就是解方程组(https://people.eecs.berkeley.edu/~demmel/cs267-1995/lecture24/lecture24.html)。但是市场关注度上就不可同日而语。

有时候在思考核心的东西在哪里。比如tensorflow这个dataflow(https://blog.csdn.net/weixin_42008209/article/details/82714844) 可能单独的计算算子都是很典型的,但是怎么能很好的表达出来是一个难点。或者说这样表达出来就形成了一个有价值的model,这是比较有意义的。

从parallel的模型上看,主要是针对TPU以及GPU,对于MPI和CPU的场景不是太支持,当然也有GRPC+MPI 的使用场景,但并非主流。这样显然就更接地气吧,相比使用几百几千code的MPI代码,可能workstation+GPU的场景更接地气。所以更多关注的是计算过程如何在GPU上实现,比如在tensorflow的core中可以找到很多Eigen算子的GPU实现。

工程上的完备性,可能这里好一点,那里好一点,结合在一起就是很powerful的东西。看一些资料上说,最初也是基于google 内部的numerical computing的libraray,网络上比如结合了GRPC以及code generation的方式,易用性上通过python接口和graph的方式,从单一的computation library升级到一个deep learning的engine,各种细节结合起来就使得整个libraray变得有用且完善。当然这些是从工程的角度上理解。

但是从research的角度上讲,或者从工具和目的的角度上讲,一方面从learning本身的知识上了解这个dataflow为何是这样,某个算子的选择为何是这样。从与cs的角度结合起来就是distribtued case下的各种情况是如何实现的。特别是一些计算的primitives是如何实现的。比如allreduce,在GPU层面,在不同worker层面。比如现在的primitives都是使用compiler生成优化之后的code,从而适配与不同的硬件(https://github.com/tensorflow/tensorflow/blob/8d22a4426ef476b455379835bfb1047e4b7a2075/tensorflow/compiler/xla/g3doc/index.md),而不是hard coded的方式。

还有一个层面就是,由于DP的data flow 比较复杂,就出现了data parallelism以及model paralllesim两种方式,scientifc的那些application最多是data parallelesim。具体在这里(https://www.tensorflow.org/guide/distributed_training)列出了各种traning的strategy

而且DP的Model还有一个特性就是参数比较多,中间的参数需要不断更新,而这些场景显然是typical的HPC应用中不常能见到的,比如参考这个(https://www.youtube.com/watch?v=bRMGoPqsn20)。

不管是grpc还是IR,背后都有一个自动化生成代码然后适配与各种backend的思想。

相比与传统的HPC应用,deep learning的应用简直是日新月异。

reference

源码分析的一个blog
http://jcf94.com/2017/02/04/2017-02-04-tensorflow/

deep learning的中间层 IR
https://zhuanlan.zhihu.com/p/29254171

distributed tensorflow traning
https://www.youtube.com/watch?v=bRMGoPqsn20

推荐文章