Pytorch Lightning se ocupă de comunicarea gradientului pe TPU, prin utilizarea strategiei DistributedDataParallel (DDP) a lui Pytorch, care este integrată cu biblioteca XLA pentru performanțe optimizate pe TPU. Iată cum funcționează:
1. Instruire distribuită: clasa „Trainer” a lui Pytorch Lightning gestionează procesul de instruire, inclusiv instruirea distribuită pe miezurile TPU. Folosește un `distribuitDatasampler` pentru a distribui datele în mod corespunzător fiecărui nucleu TPU [1].
2. Replicarea modelului: modelul este replicat pe fiecare nucleu TPU, permițând calcularea paralelă. Această replicare este gestionată de strategia DDP a Pytorch, care asigură că fiecare nucleu procesează o parte din date [1].
3. Comunicare în gradient: După calcularea gradienților locali pe fiecare nucleu, Pytorch Lightning folosește biblioteca XLA pentru a sincroniza acești gradienți pe nuclee. Acest lucru se realizează printr -o operație AllReduce, care agregă gradienții din toate nucleele și actualizează parametrii modelului uniform pe toate replicile [2].
4. Actualizări sincrone: funcția `Optimizer_Step (Optimizator)` în Pytorch / XLA este utilizată pentru a calcula gradienții și pentru a iniția actualizări sincrone. Acest lucru asigură că toate replicile modelului pornesc de la aceeași stare în fiecare iterație de instruire, menținând consecvența în mediul distribuit [2].
În general, Pytorch Lightning simplifică procesul de modele de instruire pe TPU prin automatizarea distribuției de date și gradienți, permițând utilizatorilor să se concentreze pe dezvoltarea modelului, fără a -și face griji pentru complexitățile de instruire distribuite de bază.
Citări:[1] https://cloud.google.com/blog/products/ai-machine-learning/train-ml-models-with-pytorch-lightning-on-tpus
[2] https://cloud.google.com/blog/topics/developers-preitioners/scaling-deep-learning-workloads-pytorch-xla-and-cloud-tpu-vm
[3] https://www.youtube.com/watch?v=ebzcivdr21o
[4] https://pytorch-lightning.readthedocs.io/en/1.1.8/multi_gpu.html
[5] https://lightning.ai/docs/pytorch/lts/api/pytorch_lightning.core.lightningmodule.html
[6] https://pytorch-lightning.readthedocs.io/en/1.5.10/advanced/multi_gpu.html
[7] https://devblog.pytorchlightning.ai/announcing-lightning-1-4-8cd20482aee9
[8] https://github.com/lightning-ai/lightning/issues/18089
[9] https://pytorch-lightning.readthedocs.io/en/1.3.8/advanced/advanced_gpu.html