七、算子间的区别

本文深入解析了RDD中的关键操作,如map、mapPartitions、foreach、foreachPartition、reduceByKey、groupByKey与combineByKey的区别,帮助读者理解这些操作在大数据处理中的应用及优化策略。

算子间的区别

map和mapPartitions的区别:
map是处理RDD里的每个元素,mapPartitions适用于处理RDD的每个分区的

map和foreach的区别:
1.map是有返回值的,foreach没有返回值
2.map常用于将某个RDD做元素的处理,而foreach常用于作为结果的输出到其它的存储系统中
3.map是属于transformation,foreach属于action

foreach和foreachPartition:
foreach是针对于每个元素操作的,foreachPartition是针对于RDD的每个分区进行操作的;
从优化层面讲:foreachPartition用于存储大量结果数据的场景,可以一个分区对应一个数据库的连接
,这样就可以减少很多数据库的连接.
rdd.foreachPartiton(partition =>{
val conn = … //数据库连接
partition.foreach()
})
reduceByKey、groupByKey与combineByKey的区别
请跳至:https://blog.youkuaiyun.com/murphyZ/article/details/88102693

<think>嗯,用户这次问的是SHARDING和Tiling的区别,这两个概念在分布式计算和硬件加速领域确实容易混淆。从用户引用的资料看,ta应该是在研究NPU或AI芯片的并行计算优化,而且引用的内容提到"千亿参数张量"和"昇腾NPU",说明应用场景可能是大模型训练。 用户可能正在设计分布式训练策略,需要明确这两个基础概念的操作层级。有意思的是ta特意区分了"概念上"的不同,说明不想要技术实现细节,而是本质差异。不过从引用[2]里"四层切分策略"的提法来看,用户应该具备专业背景,可以接受稍深入的解释。 注意到用户提供的引用材料里有个精妙的比喻——把张量切分比作"心脏手术",这个比喻很形象,我可以在回答里延续这个风格。引用[2]提到的"个切分黄金法则"其实也暗示了用户可能需要后续的实践指导,所以相关问题要包含具体应用场景。 在技术层面需要强调几个关键区分点:SHARDING本质是数据划分,解决的是"数据放哪里"的问题;而Tiling是计算划分,解决"怎么算更快"的问题。不过实际系统中两者会耦合,比如在3D并行里SHARDING负责TP/PP,Tiling负责算子级切分。 用户没有提具体框架,但引用里出现了MLIR,说明可能是编译器相关工作者。回答时要突出MLIR如何统一这两种抽象——用Dialect实现SHARDING的通信原语和Tiling的循环变换在同一个IR里表达。不过核心回答里已经点到了,相关问题可以补充编译视角的延伸问题。 </think> 在分布式计算与高性能计算领域,**SHARDING(分片)** 和 **Tiling(分块)** 是两种关键的并行化策略,核心区别在于**目标层级与作用范围**: --- ### **1. SHARDING(分片): 数据分布式划分** - **本质**:将**完整数据集水平拆分**到多个计算单元(设备/节点),解决单节点内存不足问题,实现数据并行。 - **目标层级**:**跨设备级**(如GPU/TPU集群、分布式系统)。 - **核心作用**: - **数据分布**:将张量沿特定维度分割,每个设备持有部分数据(例如将输入批次$B$切分为$B_1, B_2, \dots, B_n$)。 - **通信依赖**:需设备同步(如AllReduce、AllGather),例如分布式训练中的参数聚合[^1]。 - **典型场景**: ```python # PyTorch 数据并行示例 sharded_data = data.chunk(num_devices, dim=0) # 沿批次维度分片 ``` --- ### **2. Tiling(分块): 计算局部性优化** - **本质**:将**单个计算任务拆分为小块**,使数据块适配高速缓存(Cache)或寄存器,减少内存访问延迟。 - **目标层级**:**单设备内核级**(如GPU SM核心、CPU缓存层级)。 - **核心作用**: - **计算分块**:将大型张量运算(如矩阵乘$C = A \times B$)分解为更小的子矩阵运算(Tile)。 - **硬件适配**:提升数据复用率,避免频繁访问主存。例如,将$1024\times1024$矩阵拆分为$128\times128$的Tiles[^2]。 - **典型场景**: ```python for i in range(0, N, tile_size): for j in range(0, M, tile_size): # 计算子块 A[i:i+tile, j:j+tile] compute_tile(A_tile, B_tile) ``` --- ### **关键区别总结** | **维度** | SHARDING | Tiling | |----------------|------------------------------|----------------------------| | **核心目标** | 数据分布式存储 | 计算局部性优化 | | **作用层级** | 跨设备级(设备/节点) | 单设备级(核/缓存层级) | | **主要驱动力** | 解决内存容量瓶颈 | 解决内存带宽/延迟瓶颈 | | **通信需求** | 需显式设备通信 | 无跨设备通信 | | **典型应用** | 分布式训练、数据库分库分表 | 卷积优化、矩阵乘法加速 | --- ### **协同使用案例** 在训练大模型时,两者常结合使用: 1. **SHARDING层**:将千亿参数张量分片到100台设备(如ZeRO优化)。 2. **Tiling层**:每台设备将分到的张量进一步分块,通过**四层切分策略**(设备→核→块→向量)适配NPU计算单元,实现95%硬件利用率。 > 例如Transformer层计算: > $$ \text{Attention}(Q,K,V) = \text{softmax}\left(\frac{QK^T}{\sqrt{d_k}}\right)V $$ > - **SHARDING**:$Q,K,V$沿头(head)维度分片到不同设备 > - **Tiling**:每台设备将分到的头数据分块计算矩阵乘 ---
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