1.各框架分布式简介

1.Pytorch

从官方文档上我们可以看到，pytorch的分布式训练，主要是torch.distributed包所提供，主要包含以下组件：

• Distributed Data-Parallel Training (DDP)
• RPC-Based Distributed Training (RPC)
• Collective Communication (c10d)

其中，DDP提供了数据并行相关的分布式训练接口；RPC提供了数据并行之外，其他类型的分布式训练如参数服务器模式、pipeline并行模式，使用的是P2P点对点通信；而c10d是一个用于集合通信的库，作为DDP的组件为其提供服务。由于我们大多数的分布式训练需求，是基于DDP的，故下面内容不涉及RPC相关的训练。

接口

单机多GPU可以使用torch.nn.DataParallel接口或torch.nn.parallel.DistributedDataParallel接口。不过官方更推荐使用DistributedDataParallel(DDP)；分布式多机情况下，则只能使用DDP接口。

DistributedDataParallel和 之间的区别DataParallel是：DistributedDataParallel 使用multiprocessing，即为每个GPU创建一个进程，而 DataParallel使用多线程。通过使用multiprocessing，每个GPU都有其专用的进程，这避免了Python解释器的GIL导致的性能开销。如果您使用DistributedDataParallel，则可以使用 torch.distributed.launch实用程序来启动程序
参考：Use nn.parallel.DistributedDataParallel instead of multiprocessing or nn.DataParallel

底层依赖
Pytorch在1.6版本中，可以通过torch.nn.parallel.DistributedDataParallel来实现数据并行的分布式训练，DistributedDateParallel，简称DDP。
DDP的上层调用是通过dispatch.py实现的，即dispatch.py是DDP的python入口，它实现了 调用C ++库forward的nn.parallel.DistributedDataParallel模块的初始化步骤和功能；DDP的底层依赖c10d库的ProcessGroup进行通信，可以在ProcessGroup中找到3种开箱即用的实现，即 ProcessGroupGloo，ProcessGroupNCCL和ProcessGroupMPI。
ProcessGroupGloo，ProcessGroupNCCL和ProcessGroupMPI这3种分布式通讯实现分别对应：

• Gloo
• NCCL
• MPI

即本质上，pytorch的分布式多机训练，依赖于以上这3种通信库。

参考：Distributed Data Parallel

分布式示例

我们以Pytorch官方仓库里的分布式训练源码为例，简单讲解下pytorch分布式训练相关方法和参数。
相关参数
分布式训练的入口是main.py,我们首先看下分布式设置相关的参数。
源码第59行：

parser.add_argument('--world-size', default=-1, type=int,help='number of nodes for distributed training')
parser.add_argument('--rank', default=-1, type=int,help='node rank for distributed training')
parser.add_argument('--dist-url', default='tcp://224.66.41.62:23456', type=str,help='url used to set up distributed training')
parser.add_argument('--dist-backend', default='nccl', type=str,help='distributed backend')
parser.add_argument('--seed', default=None, type=int,help='seed for initializing training. ')
parser.add_argument('--gpu', default=None, type=int,help='GPU id to use.')
parser.add_argument('--multiprocessing-distributed', action='store_true',help='Use multi-processing distributed training to launch ''N processes per node, which has N GPUs. This is the ''fastest way to use PyTorch for either single node or ''multi node data parallel training')

• –world-size 表示分布式训练中，机器节点总数
• –rank 表示节点编号(n台节点即：0,1,2,…,n-1)
• –multiprocessing-distributed 是否开启多进程模式(单机、多机都可开启)
• –dist-url 本机的ip,端口号，用于多机通信
• –dist-backend 多机通信后端，默认使用nccl

初始化进程组
分布式训练的第一步是需要设置分布式进程组，设置多机通信后端、本机ip端口号、节点总数、本机编号等信息。
源码129行：

dist.init_process_group(backend=args.dist_backend, init_method=args.dist_url,world_size=args.world_size, rank=args.rank)

将上述分布式相关参数，传递到torch.distributed.init_process_group并初始化用于训练的线程组；
**
创建模型
分布式训练时，模型需要用DDP进行包装。
源码153行：
model = torch.nn.parallel.DistributedDataParallel(model, device_ids=[args.gpu])
通过DDP接口创建一个多机model实例。
**
数据切分和DataLoader
多机的Dataloader和普通dataloader也有所区别，需要用DistributedSampler包装后再通过torch.utils.data.DataLoader实例化成Dataloader。
源码217行：
train_sampler = torch.utils.data.distributed.DistributedSampler(train_dataset)
通过DistributedSampler创建一个wapper，将数据集放入其中，再通过 torch.utils.data.DataLoader
创建可用于多机的Dataloader；

if args.distributed:train_sampler = torch.utils.data.distributed.DistributedSampler(train_dataset)else:train_sampler = Nonetrain_loader = torch.utils.data.DataLoader(train_dataset, batch_size=args.batch_size, shuffle=(train_sampler is None),num_workers=args.workers, pin_memory=True, sampler=train_sampler)

其余部分，和正常的单机版训练差异不大，此处就不赘述了。

• 完整的利用ResNet50训练ImageNet的示例可参考：Pytorch官方仓库
• 分布式训练速度测评及结果，可以参考DLPerf：PyTorch ResNet50 v1.5测评

2.PaddlePaddle

接口

从Paddle Fluid Release 1.5.1 开始，官方推荐使用Fleet API进行分布式训练，关于Fleet API的介绍可以参考 Fleet Design Doc。
Fluid支持数据并行的分布式训练，API使用 DistributeTranspiler 将单机网络配置转换成可以多机执行的 pserver 端程序和 trainer 端程序。用户在不同的节点执行相同的一段代码，根据环境变量或启动参数， 可以执行对应的 pserver 或 trainer 角色。Fluid分布式同步训练同时支持pserver模式和NCCL2模式， 在API使用上有差别，需要注意。参考：Paddle:分布式同步训练
**pserver模式即参数服务器模式；NCCL2模式，即集合通信模式（利用NCCL进行通信并更新梯度的模型）；**通常，在分布式多GPU的环境下，我们使用NCCL模式的分布式训练。在Paddle中使用NCCL进行数据并行的分布式训练时，除了需要预先为每台节点安装相应版本的NCCL外，还需要在代码中设置如下参数：

• trainer_id trainer节点的id，从0到n-1，n为当前训练任务中trainer节点的个数
• trainers 字符串类型，指定当前任务所有trainer的IP和端口号，仅用于NCCL2初始化
• current_endpoint 当前任务的当前节点的IP和端口号

参考：https://www.paddlepaddle.org.cn/tutorials/projectdetail/487871

分布式示例

• 基于paddle.fluid接口，利用ResNet50网络训练ImageNet的示例可参考：PaddlePaddle官方仓库
• 分布式训练速度测评及结果，可以参考DLPerf：PaddlePaddle-ResNet50V1.5测评
• 基于Paddle分布式Fleet API，将单机的训练代码改造成分布式，可以参考：多机多卡训练

3.MXNet

https://github.com/apache/incubator-mxnet/
可通过ps-lite，Horovod和BytePS通过自动并行扩展到多GPU和分布式设置。

概念

Worker Server Scheduler

MXNet支持数据并行和模型并行的分布式训练。在MXNet的分布式训练中有3个比较重要的角色：

• Worker
• Server
• Scheduler

worker,server,scheduler三者共同协作，完成模型的分布式训练过程。其中，worker是分布式训练的执行单元，在分布式训练处理每个batch前，worker会从server处拉取最新的权重，其次worker还可以在每个batch训练结束后将梯度发送至server处；server顾名思义是服务器单元，用于存储模型参数并和各个worker进行通信；scheduler的作用是建立集群，管理节点和端口监听。

MXNet中还用到了key-value store（KVStore）即键值存储的概念。在分布式训练过程中，一个或多个server通过KVStore存储了worker训练过程中产生的参数，其中模型网络中，每个参数数组分配一个key，而value则存储了其权重，worker通过pull和push来更新参数的权重。在编译MXNet时，需添加build flag:USE_DIST_KVSTORE=1
以使MXNet支持分布式训练。

KVStore

KVStore服务器支持两种工作模式：

• 1.聚合梯度但不应用更新
• 2.聚合梯度且更新权重

模式1表示server仅聚合各个worker的梯度，但是并不应用更新梯度；模式2表示聚合各worker的梯度且应用这些梯度进行权重更新。创建gluon.Trainer时，可以通过参数update_on_kvstore=False或True来分别开启这两种工作模式。

NCCL+CUDA支持

为了在NVIDIA显卡设备上获得更好的性能，需要在源码构建MXNet时添加CUDA支持，build时需要添加USE_CUDA构建项；同样，为了使用NVIDIA集合通信库NCCL,需要添加USE_NCCL构建项

参考：
https://mxnet.cdn.apache.org/versions/1.7.0/api/faq/distributed_training
https://mxnet.apache.org/get_started/build_from_source

分布式示例

下面，我们以MXNet官方仓库里的ResNet50分布式训练为例，简单讲解下MXNet分布式训练相关方法和参数。
初始化horovod
分布式训练是通过train_horovod.py 完成。训练前，需要先初始化horovod，初始化后可以通过hvd.size()、hvd.rank()、hvd.local_rank()等查看horovod协调的计算资源。train_horovod.py
源码141行：

# Horovod: initialize Horovod
hvd.init()
num_workers = hvd.size()
rank = hvd.rank()
local_rank = hvd.local_rank()

• num_workers，即当前节点上horovod工作进程数量，通常等于GPU数量；
• rank = hvd.rank()，是一个全局GPU资源列表；
• local_rank = hvd.local_rank()是当前节点上的GPU资源列表；

譬如有4台节点，每台节点上4块GPU，则num_workers的范围为0_{15，local_rank为0}3

同步模型参数
分布式的模型创建和多机类似，区别在于，使用horovod时，需要通过hvd.broadcast_parameters 将当前节点模型参数“广播”出去，即将模型权重同步至各个节点。
源码374行：

# Fetch and broadcast parameters
params = model.collect_params()
if params is not None:hvd.broadcast_parameters(params, root_rank=0)

**
切分数据集
分布式训练时，和单机训练一样，都是通过gluon.data.DataLoader来完成数据加载，区别在于分布式情况下，需要提前用SplitSampler来对train_data、val_data的数据进行切分。
源码241行：

    train_sampler = SplitSampler(len(train_set), num_parts=num_workers, part_index=rank)train_data = gluon.data.DataLoader(train_set, batch_size=batch_size,# shuffle=True,last_batch='discard', num_workers=data_nthreads,sampler=train_sampler)

**
分布式Trainer
分布式训练时，需要使用hvd.DistributedTrainer创建trainer，此trainer是gluon.Trainer的子类
源码389行：

# Horovod: create DistributedTrainer, a subclass of gluon.Trainertrainer = hvd.DistributedTrainer(params, opt)if args.resume_states != '':trainer.load_states(args.resume_states)

完整的利用ResNet50训练ImageNet的示例可参考：官方仓库，仓库里也提供了正常(非分布式)情况下的imagenet训练代码：train_imagenet.py，可以用于和分布式训练代码train_horovod.py做比较；
分布式训练速度测评及结果，可以参考DLPerf：MXNet ResNet50 测评

4.Tensorflow

接口

在Tensorflow中，需要通过tf.distribute.Strategy接口来定义分布式策略，并通过这些不同的策略，来进行模型的分布式训练。tf.distribute.Strategy 旨在实现以下目标：

• 易于使用，支持多种用户（包括研究人员和 ML 工程师等）。
• 提供开箱即用的良好性能。
• 轻松切换策略。

从Tensorflow官方文档中，我们可以看到主要有以下策略：

• MirroredStrategy
• TPUStrategy
• MultiWorkerMirroredStrategy
• CentralStorageStrategy
• ParameterServerStrategy

当然，需要注意的是：从单机训练切换到使用这些策略进行分布式训练时，是需要改动代码的（并非无缝一键切换），而且tf提供的模型训练API并不是对这些策略都完全支持，详见官方文档—策略类型：

训练 API	MirroredStrategy	TPUStrategy	MultiWorkerMirroredStrategy	CentralStorageStrategy	ParameterServerStrategy
Keras API	支持	支持	实验性支持	实验性支持	计划于 2.3 后支持
自定义训练循环	支持	支持	实验性支持	实验性支持	计划于 2.3 后支持
Estimator API	有限支持	不支持	有限支持	有限支持	有限支持

下面，简单介绍下各个策略的模式：
MirroredStrategy
支持单机多gpu同步的分布式训练，默认使用 NVIDIA NCCL 作为all reduce实现。

TPUStrategy
支持谷歌TPU设备的策略(TPU 是 Google 的专用 ASIC，旨在显著加速机器学习工作负载)

MultiWorkerMirroredStrategy
与 MirroredStrategy 非常相似。它实现了跨多个工作进程的同步分布式训练，而每个工作进程可能有多个 GPU。简单来说，多机分布式通常使用的就是这个策略。该策略支持3种不同的collective communication模式：

• CollectiveCommunication.RING
• CollectiveCommunication.NCCL
• CollectiveCommunication.AUTO

RING模式将使用gRPC用于基于环的collective通信；而NCCL模式则是使用基于NVIDIA 的 NCCL来实现；AUTO模式则是在运行时自动选择。

CentralStorageStrategy
执行同步训练，参数变量不会被镜像，而是放在 CPU 上，且运算会复制到所有本地 GPU 。如果只有一个 GPU，则所有变量和运算都将被放在该 GPU 上。
ParameterServerStrategy
在多台机器上进行参数服务器训练，和MultiWorkerMirroredStrategy类似，可用于多机分布式训练。改策略下，一些机器被指定作为工作节点，一些机器被指定为参数服务器，模型的每个变量都会被放在参数服务器上。计算会被复制到所有工作进程的所有 GPU 中。注：该策略仅适用于 Estimator API。

分布式示例

下面，我们以TensorFlow官方仓库里的ResNet50的分布式训练为例，简单讲解下TensorFlow分布式训练相关方法和参数。
分布式策略
首先，分布式训练的入口为classifier_trainer.py，我们在classifier_trainer.py第301行看到定义了分布式策略strategy。
第301行：

  strategy = strategy_override or distribution_utils.get_distribution_strategy(distribution_strategy=params.runtime.distribution_strategy,all_reduce_alg=params.runtime.all_reduce_alg,num_gpus=params.runtime.num_gpus,tpu_address=params.runtime.tpu)

分布式策略相关的参数如num_gpus、distribution_strategy等会传递到get_distribution_strategy()，该方法内部（distribution_utils.py第127行）生成各种策略实例，如：

• tf.distribute.experimental.TPUStrategy
• tf.distribute.OneDeviceStrategy
• tf.distribute.experimental.MultiWorkerMirroredStrategy
• tf.distribute.MirroredStrategy
• tf.distribute.experimental.ParameterServerStrategy

第127行：

 if distribution_strategy == "tpu":# When tpu_address is an empty string, we communicate with local TPUs.cluster_resolver = tpu_lib.tpu_initialize(tpu_address)return tf.distribute.experimental.TPUStrategy(cluster_resolver)if distribution_strategy == "multi_worker_mirrored":return tf.distribute.experimental.MultiWorkerMirroredStrategy(communication=_collective_communication(all_reduce_alg))if distribution_strategy == "one_device":if num_gpus == 0:return tf.distribute.OneDeviceStrategy("device:CPU:0")if num_gpus > 1:raise ValueError("`OneDeviceStrategy` can not be used for more than ""one device.")return tf.distribute.OneDeviceStrategy("device:GPU:0")if distribution_strategy == "mirrored":if num_gpus == 0:devices = ["device:CPU:0"]else:devices = ["device:GPU:%d" % i for i in range(num_gpus)]return tf.distribute.MirroredStrategy(devices=devices,cross_device_ops=_mirrored_cross_device_ops(all_reduce_alg, num_packs))if distribution_strategy == "parameter_server":return tf.distribute.experimental.ParameterServerStrategy()raise ValueError("Unrecognized Distribution Strategy: %r" % distribution_strategy)

之后，在classifier_trainer.py第301行处，将生成的策略传递给变量strategy

数据加载
首先，在117行处，使用官方dataset_factory.DatasetBuilder接口构建出用于数据加载的训练集和验证集的builder，然后在第316行处builder根据分布式策略对数据进行切分，生成分布式训练可用数据集。
第316行：

  datasets = [builder.build(strategy)if builder else None for builder in builders]

之后，通过model.compile(353行)将optimizer等参数编译到keras定义的resnet50-model上；加上训练集dataset、callback(回调函数)等一系列参数后，通过model.fit执行模型训练(386行)。

• 完整的利用ResNet50训练ImageNet的示例可参考：TensorFlow官方仓库
• 分布式训练速度测评及结果，可以参考DLPerf：【DLPerf】TensorFlow 2.x-ResNet50V1.5测评

5.OneFlow

概念

和以上主流深度学习框架不同，OneFlow作为一个新颖的深度学习框架，对性能和分布式训练有着执着的追求。OneFlow支持数据并行和模型并行，与其他框架的不同之处在于其架构设计并非传统的master/worker架构，而是一种去中心化的流式架构，而这种架构带来的优势也比较明显：

• 采用去中心化的流式架构，而非 maste/worker 架构，最大程度优化节点网络通信效率
• 提供 consistent view，整个节点网络中只需要逻辑上唯一的输入与输出
• 提供兼容其它框架的mirrored view，熟悉其它框架分布式训练的用户可直接上手
• 极简配置，由单一节点的训练程序转变为分布式训练程序，只需要几行配置代码

OneFlow的去中心化是由Actor机制实现，Actor机制和SBP的设计加上对设备ConsistentView的抽象，使得OneFlow中的分布式训练实现起来异常高效，在几大主流框架中几个经典模型的测试中，实现了单卡速度最快、多机多卡加速比最高。但对于上层用户，使用oneflow进行分布式进行却异常简单，实际上，在oneflow中无需改动原有代码，只需要简单的几行配置,即可完美支持分布式训练：

#每个节点的gpu使用数目
flow.config.gpu_device_num(8)
#通信端口
flow.env.ctrl_port(9988)
#节点配置
nodes = [{"addr":"192.168.1.12"}, {"addr":"192.168.1.11"}]
flow.env.machine(nodes)

此外，在多机的网络通信部分，OneFlow 底层的网络通信库原生支持 RDMA 的高性能通信，也有一套基于 epoll 的高效通信设计,且OneFlow编译时自带nccl(静态编译)，用户无需手动下载设置，安装oneflow后可直接支持分布式。

更多OneFlow相关的系统概念和设计请参考：

• OneFlow官方文档—分布式训练
• OneFlow官方文档—系统设计

分布式示例

在对比多个框架的分布式用法后，我们发现OneFlow的分布式最简单易用，因为其设计的出发点就是追求分布式性能及易用性。所以，在OneFlow中，无论是单机单卡、单机多卡、还是多机多卡，都是一套统一的代码(无需额外的分布式接口、无需修改原有的模型训练相关代码)。话不多说，示例如下：

1.单机

只需要在开头，加入单机需使用的GPU数即可。如：
单机1卡：

flow.config.gpu_device_num(1)

单机8卡：

flow.config.gpu_device_num(8)

2.分布式

分布式几乎和单机配置一样，无需操心多机情况下的数据切分，optimizer设置、权重同步等问题，只需额外增加3行代码用于配置多机的ip信息、通信端口号即可：

#每个节点的 gpu 使用数目
flow.config.gpu_device_num(8)
# 通信节点ip
nodes = [{"addr":"192.168.1.12"}, {"addr":"192.168.1.11"}]
flow.env.machine(nodes)
#通信端口
flow.env.ctrl_port(9988)

以下，是完整的分布式训练代码示例：

# see : http://docs.oneflow.org/basics_topics/distributed_train.html#_5
import oneflow as flow
import oneflow.typing as tpBATCH_SIZE = 100def mlp(data):initializer = flow.truncated_normal(0.1)reshape = flow.reshape(data, [data.shape[0], -1])hidden = flow.layers.dense(reshape,512,activation=flow.nn.relu,kernel_initializer=initializer,name="hidden",)return flow.layers.dense(hidden, 10, kernel_initializer=initializer, name="output-weight")def config_distributed():print("distributed config")# 每个节点的gpu使用数目flow.config.gpu_device_num(8)# 通信端口flow.env.ctrl_port(9988)# 节点配置nodes = [{"addr": "192.168.1.12"}, {"addr": "192.168.1.11"}]flow.env.machine(nodes)@flow.global_function(type="train")
def train_job(images: tp.Numpy.Placeholder((BATCH_SIZE, 1, 28, 28), dtype=flow.float),labels: tp.Numpy.Placeholder((BATCH_SIZE,), dtype=flow.int32),
) -> tp.Numpy:logits = mlp(images)loss = flow.nn.sparse_softmax_cross_entropy_with_logits(labels, logits, name="softmax_loss")lr_scheduler = flow.optimizer.PiecewiseConstantScheduler([], [0.1])flow.optimizer.SGD(lr_scheduler, momentum=0).minimize(loss)return lossif __name__ == "__main__":config_distributed()flow.config.enable_debug_mode(True)check_point = flow.train.CheckPoint()check_point.init()(train_images, train_labels), (test_images, test_labels) = flow.data.load_mnist(BATCH_SIZE, BATCH_SIZE)for epoch in range(1):for i, (images, labels) in enumerate(zip(train_images, train_labels)):loss = train_job(images, labels)if i % 20 == 0:print(loss.mean())

• 完整的利用ResNet50训练ImageNet的示例可参考：OneFlow官方Benchmark仓库
• 分布式训练速度测评及结果，可以参考DLPerf：【DLPerf】OneFlow Benchmark评测

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2.DLPerf踩坑经验汇总

2.1 精确到commit

首先，各个框架存在不同版本；其次，项目代码也在不断维护和更新，我们需要复现一个项目，首先需要熟读项目的readme，然后精确地匹配到对应的commit，保证代码版本和框架版本相匹配，才能将由于代码/框架版本不匹配导致各种问题的概率降至最低。

2.2 多机问题

多机情况下常见的问题：

2.2.1 horovod/mpi多机运行失败

无论是在物理机还是nvidia-ngc容器中，要运行horovod/mpi，都需要提前在节点之间配置ssh免密登录，保证用于通信的端口可以互相连通。
如：

# export PORT=10001
horovodrun -np ${gpu_num} \
-H ${node_ip} -p ${PORT} \
--start-timeout 600 \
python3  train.py ${CMD} 2>&1 | tee ${log_file}# 或者：
mpirun --allow-run-as-root -oversubscribe -np ${gpu_num} -H ${node_ip} \-bind-to none -map-by slot \-x LD_LIBRARY_PATH -x PATH \-mca pml ob1 -mca btl ^openib \-mca plm_rsh_args "-p ${PORT}  -q -o StrictHostKeyChecking=no" \-mca btl_tcp_if_include ib0 \python3  train.py ${CMD} 2>&1 | tee ${log_file}

需要保证节点间ssh可以通过端口10001互相连通

2.2.2 docker容器连通问题

如果是在docker容器中进行多机训练，需要保证docker容器间可以通过指定端口互相ssh免密登录。（如：在10.11.0.2节点的docker容器内可以通过ssh root@10.11.0.3 -p 10001可以直接登录10.11.0.3节点的docker容器）
而在docker容器里，有两种实现方式：

• docker的host模式
• docker的bridge模式

docker的host模式
host模式，需要通过docker run时添加参数 --net=host 指定，该模式下表示容器和物理机共用端口（没有隔离），需要修改容器内ssh服务的通信端口号(vim /etc/ssh/sshd_config)，用于docker容器多机通讯，具体方式见：README—SSH配置
docker的bridge模式
即docker的默认模式。该模式下，容器内部和物理机的端口是隔离的，可以通过docker run时增加参数如：-v 9000:9000进行端口映射，表明物理机9000端口映射到容器内9000端口，docker容器多机时即可指定9000端口进行通信。

两种方式都可以，只要保证docker容器间能通过指定端口互相ssh免密登录即可。

2.2.3 多机没连通/长时间卡住没反应

• 通信库没有正确安装
• 存在虚拟网卡，nccl需指定网卡类型

通信库没有正确安装
通常是没有正确地安装多机依赖的通信库(openmpi、nccl)所导致。譬如paddle、tensorflow2.x等框架依赖nccl，则需要在每个机器节点上安装版本一致的nccl，多机训练时，可以通过export NCCL_DEBUG=INFO来查看nccl的日志输出。
openmpi安装
官网：https://www.open-mpi.org/software/ompi/v4.0/

wget https://download.open-mpi.org/release/open-mpi/v4.0/openmpi-4.0.0.tar.gz
gunzip -c openmpi-4.0.0.tar.gz | tar xf -
cd openmpi-4.0.0
sudo ./configure --prefix=/usr/local/openmpi --with-cuda=/usr/local/cuda-10.2 --enable-orterun-prefix-by-default
sudo make && make install

make时，若报错numa相关的.so找不到：

sudo apt-get install libnuma-dev

添加到环境变量

vim ~/.bashrc
export PATH=$PATH:/usr/local/openmpi/bin
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/usr/local/openmpi/lib
source ~/.bashrc

horovod安装
官网：https://github.com/horovod/horovod

HOROVOD_GPU_OPERATIONS=NCCL python -m pip install --no-cache-dir horovod

存在虚拟网卡，nccl需指定网卡类型
有时，nccl已经正常安装，且节点间可以正常ssh免密登录，且都能互相ping通，不过还是遭遇多机训练长时间卡住的问题，可能是虚拟网卡的问题，当存在虚拟网卡时，如果不指定nccl变量，则多机通信时可能会走虚拟网卡，而导致多机不通的问题。
如下图：
NCCL WARN Connect to fe80::a480:7fff:fecf:1ed9%13<45166> failed : Network is unreachable表明多机下遭遇了网络不能连通的问题。具体地，是经过网卡：fe80::a480:7fff:fecf…通信时不能连通。

我们排查时，通过在发送端ping一个较大的数据包（如ping -s 10240 10.11.0.4），接收端通过bwm-ng命令查看每个网卡的流量波动情况（找出ping相应ip时，各个网卡的流量情况），发现可以正常连通，且流量走的是enp类型的网卡。

通过ifconfig查看当前节点中的所有网卡类型：
可以发现有很多enp开头的网卡，也有很多veth开头的虚拟网卡，而nccl日志输出中的：fe80::a480:7fff:fecf:1ed9是veth虚拟网卡。

通过查看nccl官网文档发现，我们可以通过指定nccl变量来设定nccl通信使用的网卡类型：

export NCCL_SOCKET_IFNAME=enp

2.3加速比低

• 没安装IB驱动
• horovod参数设置
• 没有使用dali
• 数据读取线程数设置不合理

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3.其他分享

3.1 查看GPU拓扑

nvidia-smi topo -m
可以看出，此台机器包含8块GPU（GPU0~7），mlx5_0是Mellanox ConnectX-4 PCIe网卡设备(10/25/40/50千兆以太网适配器，另外该公司是IBA芯片的主要厂商)。图的上半部分表示GPU间的连接方式，如gpu1和gpu0通过NV1互联，gpu4和gpu1通过SYS互联；图的下半部分为连接方式的具体说明，如NV表示通过nvlink互联，PIX通过至多一个PCIe网桥互联。

在图的下半部分，理论上GPU间的连接速度从上到下依次加快，最底层的NV表示通过nvlink互联，速度最快；最上层SYS表示通过pcie以及穿过NUMA节点间的SMP互联(即走了PCie又走了QPI总线），速度最慢。

• NV表示通过nvidia-nvlink互联，速度最快；
• PIX表示GPU间至多通过一个PCIe网桥连接；
• PHB表示通过PCIe和PCIe主网桥连接(通常PCIe 主网桥是存在于cpu之中，所以PHB可以理解为通过PCIe和cpu相连)；
• NODE表示通过PCIe以及NUMA节点内PCIe主网桥之间的互连(通常NUMA节点内，包含多个cpu节点，每个cpu节点都包含一个PCIe主网桥，所以NODE可以理解为在一个NUMA节点内，通过PCIe和多个CPU相连)；
• SYS表示通过PCIe以及NUMA节点之间的SMP互连（例如，QPI/UPI），这个可以理解为通过PCIe，且跨过多个NUMA节点及其内部的SMP(多个cpu节点)进行互联。
• X表示gpu节点自身；

关于NUMA，SMP等服务器结构的简单介绍可参考：服务器体系(SMP, NUMA, MPP)与共享存储器架构(UMA和NUMA)

3.2 NCCL

• 知乎：如何理解Nvidia英伟达的Multi-GPU多卡通信框架NCCL？
• 知乎：使用NCCL进行NVIDIA GPU卡之间的通信
• NCCL官方文档——故障排除
• NCCL官方文档——环境变量

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