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# Utilizzo di EFA su DLAMI
<a name="tutorial-efa-using"></a>

La sezione seguente descrive come utilizzare EFA per eseguire applicazioni multinodo su. AWS Deep Learning AMIs

## Esecuzione di applicazioni multinodo con EFA
<a name="tutorial-efa-using-multi-node"></a>

Per eseguire un'applicazione su un cluster di nodi è richiesta la seguente configurazione

**Topics**
+ [Abilitazione di SSH senza password](#tutorial-efa-using-multi-node-ssh)
+ [Creazione di file hosts](#tutorial-efa-using-multi-node-hosts)
+ [Test NCCL](#tutorial-efa-using-2node)

### Abilitazione di SSH senza password
<a name="tutorial-efa-using-multi-node-ssh"></a>

Seleziona un nodo nel cluster come il nodo principale. I nodi rimanenti sono indicati come nodi membro. 

1. Nel nodo principale, genera la coppia di chiavi RSA.

   ```
   ssh-keygen -t rsa -N "" -f ~/.ssh/id_rsa
   ```

1. Modifica le autorizzazioni della chiave privata sul nodo principale.

   ```
   chmod 600 ~/.ssh/id_rsa
   ```

1. Copia la chiave `~/.ssh/id_rsa.pub` pubblica e aggiungila a uno `~/.ssh/authorized_keys` dei nodi membri del cluster. 

1. Puoi ora accedere direttamente ai nodi membro dal nodo principale utilizzando l'IP privato.

   ```
   ssh <member private ip>
   ```

1. Disabilita strictHostKey Checking e abilita l'inoltro degli agenti sul nodo leader aggiungendo quanto segue al file \$1/.ssh/config sul nodo leader: 

   ```
   Host *
       ForwardAgent yes
   Host *
       StrictHostKeyChecking no
   ```

1. Nelle istanze Amazon Linux 2, esegui il seguente comando sul nodo leader per fornire le autorizzazioni corrette al file di configurazione:

   ```
   chmod 600 ~/.ssh/config
   ```

### Creazione di file hosts
<a name="tutorial-efa-using-multi-node-hosts"></a>

Nel nodo principale, creare un file hosts per identificare i nodi nel cluster. Il file hosts deve contenere una voce per ogni nodo del cluster. Crea un file \$1/hosts e aggiungi ogni nodo utilizzando l'IP privato come riportato di seguito: 

```
localhost slots=8
<private ip of node 1> slots=8
<private ip of node 2> slots=8
```

### Test NCCL
<a name="tutorial-efa-using-2node"></a>

**Nota**  
Questi test sono stati eseguiti utilizzando la versione EFA 1.38.0 e il plugin OFI NCCL 1.13.2.

 Di seguito sono elencati un sottoinsieme di test NCCL forniti da Nvidia per testare funzionalità e prestazioni su più nodi di elaborazione 

 **Istanze supportate: P3dn, P4, P5, P5e, P5en** 

#### Test delle prestazioni
<a name="tutorial-efa-using-multinode"></a>

##### Test delle prestazioni NCCL multinodo su P4D.24XLarge
<a name="tutorial-efa-using-multi-node-performance"></a>

[Per verificare le prestazioni NCCL con EFA, esegui il test NCCL Performance standard disponibile sul Repo ufficiale di NCCL-Tests.](https://github.com/NVIDIA/nccl-tests.git) Il DLAMI viene fornito con questo test già creato per CUDA XX.X. Allo stesso modo è possibile eseguire il proprio script con EFA.

Quando costruisci il tuo script, fai riferimento alla seguente guida:
+ Utilizzate il percorso completo di mpirun come mostrato nell'esempio durante l'esecuzione di applicazioni NCCL con EFA.
+ Modifica i parametri np e N in base al numero di istanze e al tuo cluster. GPUs 
+ Aggiungi il flag NCCL\$1DEBUG=INFO e assicurati che i log indichino l'utilizzo di EFA come «Il provider selezionato è EFA».
+  Imposta la posizione del registro di formazione da analizzare per la convalida 

  ```
  TRAINING_LOG="testEFA_$(date +"%N").log"
  ```

Utilizza il comando `watch nvidia-smi` su uno qualsiasi dei nodi membri per monitorare l'utilizzo di GPU. I `watch nvidia-smi` comandi seguenti si riferiscono a una versione generica di CUDA xx.x e dipendono dal sistema operativo dell'istanza. Puoi eseguire i comandi per qualsiasi versione CUDA disponibile nella tua istanza Amazon EC2 sostituendo la versione CUDA nello script.
+ Amazon Linux 2, Amazon Linux 2023:

  ```
   $ /opt/amazon/openmpi/bin/mpirun -n 16 -N 8 \
  -x NCCL_DEBUG=INFO --mca pml ^cm \
  -x LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/cuda-xx.x/efa/lib:/usr/local/cuda-xx.x/lib:/usr/local/cuda-xx.x/lib64:/usr/local/cuda-xx.x:/opt/amazon/efa/lib64:/opt/amazon/openmpi/lib64:$LD_LIBRARY_PATH \
  --hostfile hosts --mca btl tcp,self --mca btl_tcp_if_exclude lo,docker0 --bind-to none \
  /usr/local/cuda-xx.x/efa/test-cuda-xx.x/all_reduce_perf -b 8 -e 1G -f 2 -g 1 -c 1 -n 100 | tee ${TRAINING_LOG}
  ```
+ Ubuntu 20.04, Ubuntu 20.04:

  ```
  $ /opt/amazon/openmpi/bin/mpirun -n 16 -N 8 \
  -x NCCL_DEBUG=INFO --mca pml ^cm \
  -x LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/cuda-xx.x/efa/lib:/usr/local/cuda-xx.x/lib:/usr/local/cuda-xx.x/lib64:/usr/local/cuda-xx.x:/opt/amazon/efa/lib:/opt/amazon/openmpi/lib:$LD_LIBRARY_PATH \
  --hostfile hosts --mca btl tcp,self --mca btl_tcp_if_exclude lo,docker0 --bind-to none \
  /usr/local/cuda-xx.x/efa/test-cuda-xx.x/all_reduce_perf -b 8 -e 1G -f 2 -g 1 -c 1 -n 100 | tee ${TRAINING_LOG}
  ```

L'aspetto dell'output deve essere simile al seguente:

```
# nThread 1 nGpus 1 minBytes 8 maxBytes 1073741824 step: 2(factor) warmup iters: 5 iters: 100 agg iters: 1 validation: 1 graph: 0
#
# Using devices
#  Rank  0 Group  0 Pid  33378 on ip-172-31-42-25 device  0 [0x10] NVIDIA A100-SXM4-40GB
#  Rank  1 Group  0 Pid  33379 on ip-172-31-42-25 device  1 [0x10] NVIDIA A100-SXM4-40GB
#  Rank  2 Group  0 Pid  33380 on ip-172-31-42-25 device  2 [0x20] NVIDIA A100-SXM4-40GB
#  Rank  3 Group  0 Pid  33381 on ip-172-31-42-25 device  3 [0x20] NVIDIA A100-SXM4-40GB
#  Rank  4 Group  0 Pid  33382 on ip-172-31-42-25 device  4 [0x90] NVIDIA A100-SXM4-40GB
#  Rank  5 Group  0 Pid  33383 on ip-172-31-42-25 device  5 [0x90] NVIDIA A100-SXM4-40GB
#  Rank  6 Group  0 Pid  33384 on ip-172-31-42-25 device  6 [0xa0] NVIDIA A100-SXM4-40GB
#  Rank  7 Group  0 Pid  33385 on ip-172-31-42-25 device  7 [0xa0] NVIDIA A100-SXM4-40GB
#  Rank  8 Group  0 Pid  30378 on ip-172-31-43-8 device  0 [0x10] NVIDIA A100-SXM4-40GB
#  Rank  9 Group  0 Pid  30379 on ip-172-31-43-8 device  1 [0x10] NVIDIA A100-SXM4-40GB
#  Rank 10 Group  0 Pid  30380 on ip-172-31-43-8 device  2 [0x20] NVIDIA A100-SXM4-40GB
#  Rank 11 Group  0 Pid  30381 on ip-172-31-43-8 device  3 [0x20] NVIDIA A100-SXM4-40GB
#  Rank 12 Group  0 Pid  30382 on ip-172-31-43-8 device  4 [0x90] NVIDIA A100-SXM4-40GB
#  Rank 13 Group  0 Pid  30383 on ip-172-31-43-8 device  5 [0x90] NVIDIA A100-SXM4-40GB
#  Rank 14 Group  0 Pid  30384 on ip-172-31-43-8 device  6 [0xa0] NVIDIA A100-SXM4-40GB
#  Rank 15 Group  0 Pid  30385 on ip-172-31-43-8 device  7 [0xa0] NVIDIA A100-SXM4-40GB
ip-172-31-42-25:33385:33385 [7] NCCL INFO cudaDriverVersion 12060
ip-172-31-43-8:30383:30383 [5] NCCL INFO Bootstrap : Using ens32:172.31.43.8
ip-172-31-43-8:30383:30383 [5] NCCL INFO NCCL version 2.23.4+cuda12.5
...
ip-172-31-42-25:33384:33451 [6] NCCL INFO NET/OFI Initializing aws-ofi-nccl 1.13.2-aws
ip-172-31-42-25:33384:33451 [6] NCCL INFO NET/OFI Using Libfabric version 1.22
ip-172-31-42-25:33384:33451 [6] NCCL INFO NET/OFI Using CUDA driver version 12060 with runtime 12050
ip-172-31-42-25:33384:33451 [6] NCCL INFO NET/OFI Configuring AWS-specific options
ip-172-31-42-25:33384:33451 [6] NCCL INFO NET/OFI Setting provider_filter to efa
ip-172-31-42-25:33384:33451 [6] NCCL INFO NET/OFI Setting FI_EFA_FORK_SAFE environment variable to 1
ip-172-31-42-25:33384:33451 [6] NCCL INFO NET/OFI Setting NCCL_NVLSTREE_MAX_CHUNKSIZE to 512KiB
ip-172-31-42-25:33384:33451 [6] NCCL INFO NET/OFI Setting NCCL_NVLS_CHUNKSIZE to 512KiB
ip-172-31-42-25:33384:33451 [6] NCCL INFO NET/OFI Running on p4d.24xlarge platform, Setting NCCL_TOPO_FILE environment variable to /opt/amazon/ofi-nccl/share/aws-ofi-nccl/xml/p4d-24xl-topo.xml
...
-----------------------------some output truncated-----------------------------------
#                                                              out-of-place                       in-place          
#       size         count      type   redop    root     time   algbw   busbw #wrong     time   algbw   busbw #wrong
#        (B)    (elements)                               (us)  (GB/s)  (GB/s)            (us)  (GB/s)  (GB/s)       
           8             2     float     sum      -1    180.3    0.00    0.00      0    179.3    0.00    0.00      0
          16             4     float     sum      -1    178.1    0.00    0.00      0    177.6    0.00    0.00      0
          32             8     float     sum      -1    178.5    0.00    0.00      0    177.9    0.00    0.00      0
          64            16     float     sum      -1    178.8    0.00    0.00      0    178.7    0.00    0.00      0
         128            32     float     sum      -1    178.2    0.00    0.00      0    177.8    0.00    0.00      0
         256            64     float     sum      -1    178.6    0.00    0.00      0    178.8    0.00    0.00      0
         512           128     float     sum      -1    177.2    0.00    0.01      0    177.1    0.00    0.01      0
        1024           256     float     sum      -1    179.2    0.01    0.01      0    179.3    0.01    0.01      0
        2048           512     float     sum      -1    181.3    0.01    0.02      0    181.2    0.01    0.02      0
        4096          1024     float     sum      -1    184.2    0.02    0.04      0    183.9    0.02    0.04      0
        8192          2048     float     sum      -1    191.2    0.04    0.08      0    190.6    0.04    0.08      0
       16384          4096     float     sum      -1    202.5    0.08    0.15      0    202.3    0.08    0.15      0
       32768          8192     float     sum      -1    233.0    0.14    0.26      0    232.1    0.14    0.26      0
       65536         16384     float     sum      -1    238.6    0.27    0.51      0    235.1    0.28    0.52      0
      131072         32768     float     sum      -1    237.2    0.55    1.04      0    236.8    0.55    1.04      0
      262144         65536     float     sum      -1    248.3    1.06    1.98      0    247.0    1.06    1.99      0
      524288        131072     float     sum      -1    309.2    1.70    3.18      0    307.7    1.70    3.20      0
     1048576        262144     float     sum      -1    408.7    2.57    4.81      0    404.3    2.59    4.86      0
     2097152        524288     float     sum      -1    613.5    3.42    6.41      0    607.9    3.45    6.47      0
     4194304       1048576     float     sum      -1    924.5    4.54    8.51      0    914.8    4.58    8.60      0
     8388608       2097152     float     sum      -1   1059.5    7.92   14.85      0   1054.3    7.96   14.92      0
    16777216       4194304     float     sum      -1   1269.9   13.21   24.77      0   1272.0   13.19   24.73      0
    33554432       8388608     float     sum      -1   1642.7   20.43   38.30      0   1636.7   20.50   38.44      0
    67108864      16777216     float     sum      -1   2446.7   27.43   51.43      0   2445.8   27.44   51.45      0
   134217728      33554432     float     sum      -1   4143.6   32.39   60.73      0   4142.4   32.40   60.75      0
   268435456      67108864     float     sum      -1   7351.9   36.51   68.46      0   7346.7   36.54   68.51      0
   536870912     134217728     float     sum      -1    13717   39.14   73.39      0    13703   39.18   73.46      0
  1073741824     268435456     float     sum      -1    26416   40.65   76.21      0    26420   40.64   76.20      0
...
# Out of bounds values : 0 OK
# Avg bus bandwidth    : 15.5514
```

#### Test di convalida
<a name="tutorial-efa-validation"></a>

Per verificare che i test EFA abbiano restituito un risultato valido, utilizza i seguenti test per confermare: 
+ Ottieni il tipo di istanza utilizzando EC2 Instance Metadata:

  ```
  TOKEN=$(curl -X PUT "http://169.254.169.254/latest/api/token" -H "X-aws-ec2-metadata-token-ttl-seconds: 21600")
  INSTANCE_TYPE=$(curl -H "X-aws-ec2-metadata-token: $TOKEN" -v http://169.254.169.254/latest/meta-data/instance-type)
  ```
+ Eseguire [Test delle prestazioni](#tutorial-efa-using-multinode) 
+  Imposta i seguenti parametri 

  ```
  CUDA_VERSION
  CUDA_RUNTIME_VERSION
  NCCL_VERSION
  ```
+  Convalida i risultati come mostrato: 

  ```
  RETURN_VAL=`echo $?`
  if [ ${RETURN_VAL} -eq 0 ]; then
  
      # [0] NCCL INFO NET/OFI Initializing aws-ofi-nccl 1.13.2-aws
      # [0] NCCL INFO NET/OFI Using CUDA driver version 12060 with runtime 12010
  
      # cudaDriverVersion 12060  --> This is max supported cuda version by nvidia driver
      # NCCL version 2.23.4+cuda12.5 --> This is NCCL version compiled with cuda version
  
      # Validation of logs
      grep "NET/OFI Configuring AWS-specific options" ${TRAINING_LOG} || { echo "AWS-specific options text not found"; exit 1; } 
      grep "busbw" ${TRAINING_LOG} || { echo "busbw text not found"; exit 1; } 
      grep "Avg bus bandwidth " ${TRAINING_LOG} || { echo "Avg bus bandwidth text not found"; exit 1; } 
      grep "NCCL version $NCCL_VERSION" ${TRAINING_LOG} || { echo "Text not found: NCCL version $NCCL_VERSION"; exit 1; }
      if [[ ${INSTANCE_TYPE} == "p4d.24xlarge" ]]; then
          grep "NET/Libfabric/0/GDRDMA" ${TRAINING_LOG} || { echo "Text not found: NET/Libfabric/0/GDRDMA"; exit 1; }  
          grep "NET/OFI Selected Provider is efa (found 4 nics)" ${TRAINING_LOG} || { echo "Selected Provider is efa text not found"; exit 1; }   
      elif [[ ${INSTANCE_TYPE} == "p4de.24xlarge" ]]; then
          grep "NET/Libfabric/0/GDRDMA" ${TRAINING_LOG} || { echo "Avg bus bandwidth text not found"; exit 1; }
          grep "NET/OFI Selected Provider is efa (found 4 nics)" ${TRAINING_LOG} || { echo "Avg bus bandwidth text not found"; exit 1; }
      elif [[ ${INSTANCE_TYPE} == "p5.48xlarge" ]]; then
          grep "NET/Libfabric/0/GDRDMA" ${TRAINING_LOG} || { echo "Avg bus bandwidth text not found"; exit 1; }
          grep "NET/OFI Selected Provider is efa (found 32 nics)" ${TRAINING_LOG} || { echo "Avg bus bandwidth text not found"; exit 1; } 
      elif [[ ${INSTANCE_TYPE} == "p5e.48xlarge" ]]; then
          grep "NET/Libfabric/0/GDRDMA" ${TRAINING_LOG} || { echo "Avg bus bandwidth text not found"; exit 1; }
          grep "NET/OFI Selected Provider is efa (found 32 nics)" ${TRAINING_LOG} || { echo "Avg bus bandwidth text not found"; exit 1; }
      elif [[ ${INSTANCE_TYPE} == "p5en.48xlarge" ]]; then
          grep "NET/Libfabric/0/GDRDMA" ${TRAINING_LOG} || { echo "Avg bus bandwidth text not found"; exit 1; }
          grep "NET/OFI Selected Provider is efa (found 16 nics)" ${TRAINING_LOG} || { echo "Avg bus bandwidth text not found"; exit 1; }
      elif [[ ${INSTANCE_TYPE} == "p3dn.24xlarge" ]]; then
          grep "NET/OFI Selected Provider is efa (found 4 nics)" ${TRAINING_LOG} || { echo "Selected Provider is efa text not found"; exit 1; }  
      fi
      echo "***************************** check_efa_nccl_all_reduce passed for cuda version ${CUDA_VERSION} *****************************"
  else
      echo "***************************** check_efa_nccl_all_reduce failed for cuda version ${CUDA_VERSION} *****************************"
  fi
  ```
+ Per accedere ai dati del benchmark, possiamo analizzare l'ultima riga della tabella in uscita dal test Multi Node all\$1reduce: 

  ```
  benchmark=$(sudo cat ${TRAINING_LOG} | grep '1073741824' | tail -n1 | awk -F " " '{{print $12}}' | sed 's/ //' | sed  's/  5e-07//')
  if [[ -z "${benchmark}" ]]; then
    echo "benchmark variable is empty"
    exit 1
  fi
  
  echo "Benchmark throughput: ${benchmark}"
  ```