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# Uso do EFA na DLAMI
<a name="tutorial-efa-using"></a>

A seção a seguir descreve como usar o EFA para executar aplicativos de vários nós na AMIs de deep learning da AWS.

## Como executar aplicativos de vários nós com o EFA
<a name="tutorial-efa-using-multi-node"></a>

Para executar uma aplicação em um cluster de nós, é necessária a configuração a seguir.

**Topics**
+ [

### Permitir SSH sem senha
](#tutorial-efa-using-multi-node-ssh)
+ [

### Criar arquivo de hosts
](#tutorial-efa-using-multi-node-hosts)
+ [

### Testes NCCL
](#tutorial-efa-using-2node)

### Permitir SSH sem senha
<a name="tutorial-efa-using-multi-node-ssh"></a>

Selecione um nó no cluster como o nó líder. Os nós restantes são referidos como nós membros. 

1. No nó líder, gere o par de chaves RSA.

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

1. Altere as permissões da chave privada no nó líder.

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

1. Copie a chave pública `~/.ssh/id_rsa.pub` e a anexe a `~/.ssh/authorized_keys` dos nós membros no cluster. 

1. Agora, você poderá fazer login diretamente nos nós membros a partir do nó líder usando o ip privado.

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

1. Desative a strictHostKey verificação e habilite o encaminhamento de agentes no nó principal adicionando o seguinte ao arquivo \$1/.ssh/config no nó líder: 

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

1. Nas instâncias do Amazon Linux 2, execute o seguinte comando no nó líder para fornecer as permissões corretas ao arquivo de configuração:

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

### Criar arquivo de hosts
<a name="tutorial-efa-using-multi-node-hosts"></a>

No nó líder, crie um arquivo de hosts para identificar os nós no cluster. O arquivo de hosts deve ter uma entrada para cada nó no cluster. Crie um arquivo \$1/hosts e adicione cada nó usando o ip privado da seguinte forma: 

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

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

**nota**  
Esses testes foram executados usando o EFA versão 1.38.0 e o OFI NCCL Plugin 1.13.2.

 Abaixo está listado um subconjunto de testes NCCL fornecidos pela NVIDIA para testar a funcionalidade e o desempenho em vários nós de computação. 

 **Instâncias compatíveis: P3dn, P4, P5, P5e e P5en** 

#### Testes de desempenho
<a name="tutorial-efa-using-multinode"></a>

##### Teste de desempenho de vários nós do NCCL em P4d.24xlarge
<a name="tutorial-efa-using-multi-node-performance"></a>

Para verificar o desempenho do NCCL com o EFA, execute o teste de desempenho do NCCL padrão que está disponível no [NCCL-Tests Repo](https://github.com/NVIDIA/nccl-tests.git). A DLAMI vem com esse teste já criado para CUDA XX.X. Também é possível executar um script próprio com o EFA.

Ao criar seu próprio script, consulte as seguintes orientações:
+ Use o caminho completo para mpirun como mostrado no exemplo ao executar aplicativos NCCL com o EFA.
+ Altere os parâmetros np e N com base no número de instâncias e GPUs no seu cluster.
+ Adicione o sinalizador NCCL\$1DEBUG=INFO e verifique se os logs indicam o uso do EFA como “O provedor selecionado é EFA”.
+  Defina o local do log de treinamento a ser analisado para validação. 

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

Use o comando `watch nvidia-smi` em qualquer um dos nós membros para monitorar o uso da GPU. Os comandos `watch nvidia-smi` a seguir são para o CUDA versão xx.x e dependem do sistema operacional da instância. Você pode executar os comandos para qualquer versão do CUDA disponível em sua instância do Amazon EC2 substituindo a versão do CUDA no 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}
  ```

A saída será semelhante a:

```
# 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
```

#### Testes de validação
<a name="tutorial-efa-validation"></a>

Para validar se os testes do EFA retornaram um resultado válido, use os seguintes testes: 
+ Obtenha o tipo de instância usando os metadados de instância do EC2:

  ```
  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)
  ```
+ Execute a [Testes de desempenho](#tutorial-efa-using-multinode) 
+  Defina os seguintes parâmetros: 

  ```
  CUDA_VERSION
  CUDA_RUNTIME_VERSION
  NCCL_VERSION
  ```
+  Valide os resultados conforme mostrado: 

  ```
  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
  ```
+ Para acessar os dados de referência, podemos analisar a linha final da saída da tabela do teste all\$1reduce de vários nós: 

  ```
  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}"
  ```