Horovod分布式深度学习框架 v0.28.1

 Horovod是针对TensorFlow，Keras，PyTorch和Apache MXNet的分布式深度学习培训框架。Horovod的目标是使分布式深度学习快速且易于使用。

Horovod由LF AI和数据基金会（LF AI＆Data）托管。如果您是一家致力于在人工智能，机器和深度学习中使用开源技术的公司，并希望在这些领域中支持开源项目的社区，请考虑加入LF AI和数据基金会。有关谁参与以及Horovod如何扮演角色的详细信息，请阅读Linux Foundation公告。

安装

要安装Horovod：

1、安装CMake

2、如果您已从PyPI安装TensorFlow ，请确保已安装g++-4.8.5或g++-4.9或更高版本。

如果您已从PyPI安装了PyTorch ，请确保已安装g++-4.9或更高版本。

如果您已经从Conda安装了任何一个软件包，请确保gxx_linux-64已安装Conda软件包。

3、安装horovodpip包。

要在CPU上运行：

$ pip install horovod

要在具有NCCL的GPU上运行：

$ HOROVOD_GPU_OPERATIONS = NCCL点安装horovod

$ HOROVOD_GPU_OPERATIONS=NCCL pip install horovod

用法

要使用Horovod，请在程序中添加以下内容：

1、运行hvd.init()以初始化Horovod。

2、将每个GPU固定到一个进程，以避免资源争用。

通常每个进程设置一个GPU，将其设置为local rank。服务器上的第一个进程将被分配第一个GPU，第二个进程将被分配第二个GPU，依此类推。

3、通过工人人数来衡量学习率。

同步分布式培训中的有效批处理规模是根据工人人数来衡量的。学习率的提高弥补了批量大小的增加。

4、将优化器包装在中hvd.DistributedOptimizer。

分布式优化器将梯度计算委托给原始优化器，使用allreduce或allgather对梯度求平均，然后应用这些平均梯度。

5、将等级0的初始变量状态广播到所有其他进程。

当使用随机权重开始训练或从检查点恢复训练时，这是确保所有工人进行一致初始化的必要步骤。

6、修改您的代码以仅在工作程序0上保存检查点，以防止其他工作程序破坏它们。

使用TensorFlow v1的示例（有关完整的培训示例，请参阅示例目录）：

import tensorflow as tf

import horovod.tensorflow as hvd

# Initialize Horovod

hvd.init()

# Pin GPU to be used to process local rank (one GPU per process)

config = tf.ConfigProto()

config.gpu_options.visible_device_list = str(hvd.local_rank())

# Build model...

loss = ...

opt = tf.train.AdagradOptimizer(0.01 * hvd.size())

# Add Horovod Distributed Optimizer

opt = hvd.DistributedOptimizer(opt)

# Add hook to broadcast variables from rank 0 to all other processes during

# initialization.

hooks = [hvd.BroadcastGlobalVariablesHook(0)]

# Make training operation

train_op = opt.minimize(loss)

# Save checkpoints only on worker 0 to prevent other workers from corrupting them.

checkpoint_dir = '/tmp/train_logs' if hvd.rank() == 0 else None

# The MonitoredTrainingSession takes care of session initialization,

# restoring from a checkpoint, saving to a checkpoint, and closing when done

# or an error occurs.

with tf.train.MonitoredTrainingSession(checkpoint_dir=checkpoint_dir,

config=config,

hooks=hooks) as mon_sess:

while not mon_sess.should_stop():

# Perform synchronous training.

mon_sess.run(train_op)

运行Horovod

下面的示例命令显示了如何运行分布式训练。有关更多详细信息，请参见Run Horovod，包括RoCE / InfiniBand调整和处理挂起的技巧。

1、要在具有4个GPU的计算机上运行：

$ horovodrun -np 4 -H localhost:4 python train.py

2、要在具有4个GPU的4台计算机上运行：

$ horovodrun -np 16 -H server1:4,server2:4,server3:4,server4:4 python train.py

3、要在不使用horovodrun包装的情况下使用Open MPI运行，请参阅使用Open MPI运行Horovod。

4、要在Docker中运行，请参阅Docker中的Horovod。

5、要在Kubernetes中运行，MPI运算符，Helm Chart，FfDL和Polyaxon。

6、要在Spark上运行。

7、要在Ray上运行。

8、在Singularity运行

9、要在LSF HPC集群（例如Summit）中运行