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Ejecute un trabajo de entrenamiento en paralelo de un modelo SageMaker distribuido con Tensor Paralelism

En esta sección, aprenderá lo siguiente:

Para obtener más información sobre los smdistributed.modelparallel módulos, consulte el SageMaker modelo parallel APIs en la SDKdocumentación de SageMaker Python.

Paralelismo tensorial por sí solo

A continuación se muestra un ejemplo de una opción de entrenamiento distribuido para activar solo el paralelismo de tensores, sin el paralelismo de canalización. Configure los smp_options diccionarios mpi_options y para especificar las opciones de entrenamiento distribuidas en el SageMaker PyTorch estimador.

Configure un estimador SageMaker PyTorch

mpi_options = {
    "enabled" : True,
    "processes_per_host" : 8,               # 8 processes
    "custom_mpi_options" : "--mca btl_vader_single_copy_mechanism none "
}
               
smp_options = {
    "enabled":True,
    "parameters": {
        "pipeline_parallel_degree": 1,    # alias for "partitions"
        "placement_strategy": "cluster",
        "tensor_parallel_degree": 4,      # tp over 4 devices
        "ddp": True
    }
}
              
smp_estimator = PyTorch(
    entry_point='your_training_script.py', # Specify
    role=role,
    instance_type='ml.p3.16xlarge',
    sagemaker_session=sagemaker_session,
    framework_version='1.13.1',
    py_version='py36',
    instance_count=1,
    distribution={
        "smdistributed": {"modelparallel": smp_options},
        "mpi": mpi_options
    },
    base_job_name="SMD-MP-demo",
)

smp_estimator.fit('s3://my_bucket/my_training_data/')

Adapta tu guion de entrenamiento PyTorch

El siguiente ejemplo de guion de entrenamiento muestra cómo adaptar la biblioteca de paralelismo de SageMaker modelos a un guion de entrenamiento. En este ejemplo, se asume que el script se llama your_training_script.py.

import torch
import torch.nn as nn
import torch.nn.functional as F
import torch.optim as optim
from torchnet.dataset import SplitDataset
from torchvision import datasets

import smdistributed.modelparallel.torch as smp

class Net(nn.Module):
    def __init__(self):
        super(Net, self).__init__()
        self.conv1 = nn.Conv2d(1, 32, 3, 1)
        self.conv2 = nn.Conv2d(32, 64, 3, 1)
        self.fc1 = nn.Linear(9216, 128)
        self.fc2 = nn.Linear(128, 10)

    def forward(self, x):
        x = self.conv1(x)
        x = F.relu(x)
        x = self.conv2(x)
        x = F.relu(x)
        x = F.max_pool2d(x, 2)
        x = torch.flatten(x, 1)
        x = self.fc1(x)
        x = F.relu(x)
        x = self.fc2(x)
        return F.log_softmax(x, 1)

def train(model, device, train_loader, optimizer):
    model.train()
    for batch_idx, (data, target) in enumerate(train_loader):
        # smdistributed: Move input tensors to the GPU ID used by
        # the current process, based on the set_device call.
        data, target = data.to(device), target.to(device)
        optimizer.zero_grad()
        output = model(data)
        loss = F.nll_loss(output, target, reduction="mean")
        loss.backward()
        optimizer.step()

# smdistributed: Initialize the backend
smp.init()

# smdistributed: Set the device to the GPU ID used by the current process.
# Input tensors should be transferred to this device.
torch.cuda.set_device(smp.local_rank())
device = torch.device("cuda")

# smdistributed: Download only on a single process per instance.
# When this is not present, the file is corrupted by multiple processes trying
# to download and extract at the same time
if smp.local_rank() == 0:
    dataset = datasets.MNIST("../data", train=True, download=False)
smp.barrier()

# smdistributed: Shard the dataset based on data parallel ranks
if smp.dp_size() > 1:
    partitions_dict = {f"{i}": 1 / smp.dp_size() for i in range(smp.dp_size())}
    dataset = SplitDataset(dataset, partitions=partitions_dict)
    dataset.select(f"{smp.dp_rank()}")

train_loader = torch.utils.data.DataLoader(dataset, batch_size=64)

# smdistributed: Enable tensor parallelism for all supported modules in the model
# i.e., nn.Linear in this case. Alternatively, we can use
# smp.set_tensor_parallelism(model.fc1, True)
# to enable it only for model.fc1
with smp.tensor_parallelism():
    model = Net()

# smdistributed: Use the DistributedModel wrapper to distribute the
# modules for which tensor parallelism is enabled
model = smp.DistributedModel(model)

optimizer = optim.AdaDelta(model.parameters(), lr=4.0)
optimizer = smp.DistributedOptimizer(optimizer)

train(model, device, train_loader, optimizer)

Paralelismo tensorial combinado con paralelismo de canalización

El siguiente es un ejemplo de una opción de entrenamiento distribuida que permite combinar el paralelismo tensorial con el paralelismo en canalización. Configure los smp_options parámetros mpi_options y para especificar las opciones paralelas del modelo con paralelismo tensorial al configurar un estimador. SageMaker PyTorch

Configure un estimador SageMaker PyTorch

mpi_options = {
    "enabled" : True,
    "processes_per_host" : 8,               # 8 processes
    "custom_mpi_options" : "--mca btl_vader_single_copy_mechanism none "
}
               
smp_options = {
    "enabled":True,
    "parameters": {
    "microbatches": 4,
        "pipeline_parallel_degree": 2,    # alias for "partitions"
        "placement_strategy": "cluster",
        "tensor_parallel_degree": 2,      # tp over 2 devices
        "ddp": True
    }
}
              
smp_estimator = PyTorch(
    entry_point='your_training_script.py', # Specify
    role=role,
    instance_type='ml.p3.16xlarge',
    sagemaker_session=sagemaker_session,
    framework_version='1.13.1',
    py_version='py36',
    instance_count=1,
    distribution={
        "smdistributed": {"modelparallel": smp_options},
        "mpi": mpi_options
    },
    base_job_name="SMD-MP-demo",
)

smp_estimator.fit('s3://my_bucket/my_training_data/')  

Adapta tu guion de entrenamiento PyTorch

El siguiente ejemplo de guion de entrenamiento muestra cómo adaptar la biblioteca de paralelismo de SageMaker modelos a un guion de entrenamiento. Tenga en cuenta que el script de entrenamiento ahora incluye el decorador smp.step:

import torch
import torch.nn as nn
import torch.nn.functional as F
import torch.optim as optim
from torchnet.dataset import SplitDataset
from torchvision import datasets

import smdistributed.modelparallel.torch as smp

class Net(nn.Module):
    def __init__(self):
        super(Net, self).__init__()
        self.conv1 = nn.Conv2d(1, 32, 3, 1)
        self.conv2 = nn.Conv2d(32, 64, 3, 1)
        self.fc1 = nn.Linear(9216, 128)
        self.fc2 = nn.Linear(128, 10)

    def forward(self, x):
        x = self.conv1(x)
        x = F.relu(x)
        x = self.conv2(x)
        x = F.relu(x)
        x = F.max_pool2d(x, 2)
        x = torch.flatten(x, 1)
        x = self.fc1(x)
        x = F.relu(x)
        x = self.fc2(x)
        return F.log_softmax(x, 1)


# smdistributed: Define smp.step. Return any tensors needed outside.
@smp.step
def train_step(model, data, target):
    output = model(data)
    loss = F.nll_loss(output, target, reduction="mean")
    model.backward(loss)
    return output, loss

def train(model, device, train_loader, optimizer):
    model.train()
    for batch_idx, (data, target) in enumerate(train_loader):
        # smdistributed: Move input tensors to the GPU ID used by
        # the current process, based on the set_device call.
        data, target = data.to(device), target.to(device)
        optimizer.zero_grad()
        # Return value, loss_mb is a StepOutput object
        _, loss_mb = train_step(model, data, target)

        # smdistributed: Average the loss across microbatches.
        loss = loss_mb.reduce_mean()

        optimizer.step()

# smdistributed: Initialize the backend
smp.init()

# smdistributed: Set the device to the GPU ID used by the current process.
# Input tensors should be transferred to this device.
torch.cuda.set_device(smp.local_rank())
device = torch.device("cuda")

# smdistributed: Download only on a single process per instance.
# When this is not present, the file is corrupted by multiple processes trying
# to download and extract at the same time
if smp.local_rank() == 0:
    dataset = datasets.MNIST("../data", train=True, download=False)
smp.barrier()

# smdistributed: Shard the dataset based on data parallel ranks
if smp.dp_size() > 1:
    partitions_dict = {f"{i}": 1 / smp.dp_size() for i in range(smp.dp_size())}
    dataset = SplitDataset(dataset, partitions=partitions_dict)
    dataset.select(f"{smp.dp_rank()}")

# smdistributed: Set drop_last=True to ensure that batch size is always divisible
# by the number of microbatches
train_loader = torch.utils.data.DataLoader(dataset, batch_size=64, drop_last=True)

model = Net()

# smdistributed: enable tensor parallelism only for model.fc1
smp.set_tensor_parallelism(model.fc1, True)

# smdistributed: Use the DistributedModel container to provide the model
# to be partitioned across different ranks. For the rest of the script,
# the returned DistributedModel object should be used in place of
# the model provided for DistributedModel class instantiation.
model = smp.DistributedModel(model)

optimizer = optim.AdaDelta(model.parameters(), lr=4.0)
optimizer = smp.DistributedOptimizer(optimizer)

train(model, device, train_loader, optimizer)