大模型算法岗面试题系列（十八）| 如果想要在某个模型基础上做全参数微调，究竟需要多少显存?

面试题：如果想要在某个模型基础上做全参数微调，究竟需要多少显存?

参考答案

全参数微调意味着在预训练模型的基础上，调整所有参数以适应特定的任务或数据集。所需显存量取决于多个因素，包括模型的大小、批量大小、优化算法以及使用的硬件等。

要估计全参数微调所需的显存，我们需要考虑的细节和计算步骤：

• 模型参数数量：首先确定模型的总参数数量。例如，一个有100亿参数的模型（如100,000,000,000）。
• 数据类型：参数通常以32位浮点数（float32）存储，每个参数需要4字节的存储空间。如果使用16位浮点数（float16或bfloat16），则每个参数只需要2字节。
• 批量大小：确定训练时使用的批量大小。批量大小直接影响每个epoch中每个参数的梯度需要存储的次数。
• 梯度存储：在训练过程中，除了模型参数外，还需要存储梯度信息。通常，梯度也会占用与模型参数相同大小的显存。
• 优化器状态：大多数现代优化器（如Adam）会为每个参数存储额外的状态信息，如动量（momentum）和方差（variance）。这通常需要与模型参数相同或更少的显存。
• 激活和中间层存储：在前向和后向传播过程中，模型的激活和中间层结果也需要存储，这取决于模型架构和批量大小。
• 检查点和备份：在训练过程中，可能需要定期保存模型的状态，包括参数和优化器状态，以便于恢复训练。
• 并行化和分布式训练：如果使用数据并行化，每个GPU只需要存储模型的一部分参数和对应的梯度。模型并行化则可能需要在多个GPU上分布模型的不同部分。
• 混合精度训练：使用混合精度（如float16和float32的组合）可以减少显存使用，但可能需要额外的存储来处理精度转换。
• 显存利用率：不同的GPU和深度学习框架的显存利用率可能不同，这会影响实际可用的显存。
• 预留空间：通常需要预留一部分显存作为缓冲，以避免显存溢出。

基于以上因素，显存需求的计算可以更详细地表示为：

显存需求=(模型参数大小+梯度大小)×(批量大小+优化器状态大小)+激活和中间层存储+检查点和备份+预留空间

如果我们以float32为例，并且不考虑优化器状态、激活和中间层存储、检查点和备份以及预留空间，显存需求的基础计算将是：

显存需求=2×(100,000,000,000×4bytes)×批量大小

如果批量大小为32，则：

显存需求=2×(400,000,000,000bytes)×32
显存需求=25,600,000,000,000bytes
显存需求=25,600GB

这是一个非常大的数字，实际上，我们还需要考虑其他因素，如优化器状态、激活和中间层存储等，这将使实际需求的显存更大。此外，现代GPU通常没有这么多显存，因此可能需要采用减小批量大小、使用模型并行化、分布式训练或混合精度训练等策略来适应硬件限制。

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文末

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