vLLM、Megatron-LM、DeepSpeed、ONNX Runtime 的介绍

深度学习框架:训练与推理工具对比
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  1. vLLM:LLM 是一种高效的深度学习推理框架,专注于优化大语言模型(LLM)的推理性能。通过改进内存管理和计算调度,实现了更快的推理速度和更低的资源消耗。LLM 旨在提供高吞吐量和低延迟的推理服务,适用于需要快速响应的大规模应用场景。
  2. Megatron-LM: NVIDIA 开发的基于 PyTorch 的分布式训练框架,专为训练大型 Transformer 模型而设计。egatron-LM 结合了数据并行、张量并行和流水线并行等技术,能够高效地训练包含数十亿参数的模型。在处理大规模模型时表现出色,适用于需要高性能计算资源的研究和应用。
  3. DeepSpeed:微软开发的深度学习优化库,旨在简化和加速分布式训练和推理过程。eepSpeed 引入了 Zero Redundancy Optimizer(ZeRO)等优化技术,支持高效的内存管理和并行计算。与 Megatron-LM 相结合,形成了 Megatron-DeepSpeed 框架,实现了 3D 并行(数据并行、张量并行和流水线并行)的高效训练,能够处理超大规模模型的训练任务。
  4. ONNX Runtime:个高性能的推理引擎,支持运行 Open Neural Network Exchange(ONNX)格式的模型。NNX Runtime 旨在提供跨平台的推理能力,支持多种硬件加速后端,如 CPU、GPU 和专用加速器。被广泛用于将训练好的模型部署到不同的环境中,提供高效的推理服务。
    工具各有侧重:vLLM 专注于高效的推理,适用于需要快速响应的应用;Megatron-LM 和 DeepSpeed 主要用于大规模模型的训练,前者由 NVIDIA 开发,后者由微软开发,并且两者可以结合使用以实现更高效的训练;ONNX Runtime 则提供了一个通用的推理平台,方便将模型部署到多种环境中。据您的具体需求,选择合适的工具可以有效提升深度学习模型的训练和推理效率。

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Vllm

vLLM是伯克利大学LMSYS组织开源的大语言模型高速推理框架,旨在极大地提升实时场景下的语言模型服务的吞吐与内存使用效率。vLLM是一个快速且易于使用的库,用于 LLM 推理和服务,可以和HuggingFace 无缝集成。vLLM利用了全新的注意力算法「PagedAttention」,有效地管理注意力键和值

### 使用 DeepSpeed 优化 Megatron-LM 或两者的结合最佳实践 #### 深入理解 Megatron-LM DeepSpeed 的关系 DeepSpeed 是一种高效的分布式训练框架,提供了多种优化技术,如零冗余优化器 (ZeRO)、流水线并行以及混合精度支持等功能[^1]。而 Megatron-LM 则专注于大规模 Transformer 模型的高效训练,特别是通过张量并行模型结构调整来提升性能[^2]。 当将这两者结合起来时,DeepSpeed 提供了一种更灵活的方式去扩展 Megatron-LM 中已经实现的功能。具体来说,DeepSpeed 不仅实现了类似的张量并行功能,还进一步集成了 ZeRO 技术以减少内存占用,并提升了整体训练效率。 #### 结合 Megatron-LM DeepSpeed 的方法 为了充分利用这两个工具的优势,在实际应用中可以通过以下方式将其集成: 1. **张量并行与数据并行相结合** Megatron-LM 已经具备了强大的张量并行能力,能够有效地分割 Transformer 层中的矩阵运算。与此同时,DeepSpeed 支持的数据并行策略(尤其是基于 ZeRO 的版本)可以在不增加额外通信开销的情况下显著降低每台设备上的显存需求。因此,可以同时启用这两种形式的并行处理,从而最大化硬件利用率。 2. **流水线并行的支持** 流水线并行允许我们将整个神经网络划分为多个阶段,并让不同的 GPU 处理这些不同阶段的任务。这种方法特别适合于那些层非常深的大规模模型。由于 DeepSpeed 同样也包含了对于流水线并行的良好支持,所以可以直接采用其内置模块来进行配置。 3. **BF16 FP16 的混合精度训练** 变精度数值表示法可以帮助加速计算过程的同时保持较高的准确性。Megatron-LM 自身就有针对 BF16 的优化措施;而在引入 DeepSpeed 后,则可以获得更加全面且易于使用的 API 来管理各种类型的浮点数操作^,^. 4. **动态批尺寸调整机制** 计算资源有限时,静态设定较大的批量可能无法达到理想效果甚至阻碍收敛速度。借助 DeepSpeed 所提供的弹性微调选项——比如渐增式学习率调度程序或者自适应梯度裁剪算法——我们可以尝试从小批量起步逐步增大直至找到最优解区间内的平衡点[^3]. 以下是有关如何设置上述特性的 Python 示例代码片段: ```python from deepspeed import DeepSpeedTransformerLayer import torch.nn as nn class MyModel(nn.Module): def __init__(self,...): super(MyModel,self).__init__() self.transformer_layer=DeepSpeedTransformerLayer( hidden_size=config.hidden_size, num_attention_heads=config.num_attn_heads, ... ) def forward(self,x): out=self.transformer_layer(x) return out model = MyModel(...) parameters=model.parameters() engine,_ ,_,_=deepspeed.initialize(args=args,model=model,param_optimizer_grouped=parameters) for epoch in range(num_epochs): for batch in dataloader: loss=compute_loss(batch) engine.backward(loss) engine.step() ``` 此脚本展示了怎样初始化一个带有 `DeepSpeedTransformerLayer` 构件的新类实例对象并通过 `deepspeed.initialize()` 方法完成引擎装配工作流程的一部分. ---
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