北京2022年12月30日 /美通社/ -- 隨著金融數(shù)字化轉(zhuǎn)型加速推進(jìn)，銀行需要提供更高質(zhì)量、更快速的金融服務(wù)，對銀行智算中心的能力提出了更高要求和挑戰(zhàn)。多樣化智能計算場景需要多元化的算力供給，如巨量化模型、數(shù)據(jù)和應(yīng)用規(guī)模需要巨量算力，不同尺度作業(yè)需要靈活且精細(xì)化算力管理。隨著計算集群規(guī)模不斷激增，以及異構(gòu)計算資源、高性能網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展，如何滿足不同AI負(fù)載針對網(wǎng)絡(luò)、存儲、異構(gòu)算力等需求，是銀行面臨的關(guān)鍵問題。
浪潮信息在與某大型國有銀行的合作中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前銀行智算中心主要支持在線推理服務(wù)，應(yīng)用場景近1000種，但同時缺乏大規(guī)模分布式、大模型訓(xùn)練算力基礎(chǔ)設(shè)施所需的資源管理和開發(fā)平臺，導(dǎo)致某些業(yè)務(wù)的模型迭代周期較長。同時由于業(yè)務(wù)部門分散，缺乏有效的算力統(tǒng)一管控平臺。
浪潮智能業(yè)務(wù)生產(chǎn)創(chuàng)新平臺AIStation通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新與實踐，將大規(guī)模GPU并行計算優(yōu)化能力與AI算力池化智能化調(diào)度結(jié)合起來，成功將典型AI模型的訓(xùn)練周期由1周縮短為1個工作日，支持銀行AI業(yè)務(wù)場景快速上線，已在大型國有銀行落地。本文將闡述浪潮如何在具體業(yè)務(wù)場景下幫助銀行智算中心快速構(gòu)建AI生產(chǎn)創(chuàng)新平臺，實現(xiàn)高性能、高可靠、高擴(kuò)展。
全生命周期管理的AIStation平臺，助力銀行業(yè)務(wù)創(chuàng)新
完備的任務(wù)全生命周期管理能更好地支持銀行智算中心，幫助開發(fā)者快速使用算力，協(xié)助管理者管好資源，實現(xiàn)業(yè)務(wù)快速創(chuàng)新。
AIStation平臺提供了作業(yè)全生命周期管理，能夠讓開發(fā)者跟蹤作業(yè)狀態(tài)、為訓(xùn)練優(yōu)化提供必要的信息、分析平臺資源使用率狀態(tài)、幫助制定資源使用率提升方案。同時提供完備、高效的異構(gòu)計算資源管理，從數(shù)據(jù)加速、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、業(yè)務(wù)系統(tǒng)無縫對接等維度保障銀行業(yè)務(wù)，實現(xiàn)開發(fā)者便捷無感知的開發(fā)模式和管理者高效可控的管理模式。
目前異構(gòu)人工智能芯片發(fā)展迅速，越來越多銀行智算中心正在從傳統(tǒng)架構(gòu)遷移至異構(gòu)算力架構(gòu)，但面臨異構(gòu)芯片種類多、管理復(fù)雜、開發(fā)門檻高等難題。
針對異構(gòu)算力資源接入與管理，AIStation平臺建立了加速卡管理模型，可以實現(xiàn)零業(yè)務(wù)代碼修改和異構(gòu)算力資源接入、配額管理、算力使用的配置化流程，以及異構(gòu)加速卡的類型識別、算力識別。同時提供報表統(tǒng)計、監(jiān)控告警功能，使平臺管理員能夠獲取異構(gòu)算力的健康狀態(tài)及使用情況，可以通過配置化的方式實現(xiàn)異構(gòu)算力資源的接入和管理。目前，AIStation已經(jīng)適配了超20款當(dāng)前市場主流不同架構(gòu)的加速卡，具有良好的適配性和通用性，能夠充分滿足不同業(yè)務(wù)場景對銀行智算中心的算力要求。
通常情況下，計算集群在為訓(xùn)練任務(wù)分配了資源后，節(jié)點將準(zhǔn)備環(huán)境（如下載作業(yè)鏡像），此時加速卡算力資源處于完全空置狀態(tài)。尤其是分布式作業(yè)涉及多個計算節(jié)點并發(fā)下載鏡像，對鏡像倉庫產(chǎn)生較大壓力，導(dǎo)致鏡像下載較慢甚至失敗，嚴(yán)重浪費了算力資源。
AIStation提供了鏡像P2P分發(fā)加速功能，能在無需新增硬件的情況下實現(xiàn)鏡像分發(fā)加速。鏡像倉庫僅提供一次下載帶寬，鏡像加速系統(tǒng)即可在計算節(jié)點緩存鏡像數(shù)據(jù)，并為其他計算節(jié)點的鏡像下載提供數(shù)據(jù)服務(wù)，同時提供節(jié)點數(shù)線性相關(guān)的鏡像網(wǎng)絡(luò)總帶寬，有效降低了分布式任務(wù)的環(huán)境準(zhǔn)備時間。實測證明可將耗時降低至原來的1/2。
此外，AIStation具有節(jié)點數(shù)據(jù)緩存功能，可以僅進(jìn)行一次性存儲系統(tǒng)讀取，依靠本地高速磁盤消除網(wǎng)絡(luò)傳輸時延，極大提高了存儲IOPS，加速訓(xùn)練效率，能夠?qū)⒌湫虯I模型的訓(xùn)練周期由1周下降為1個工作日。并且AIStation在緩存機制基礎(chǔ)上提供了緩存生命周期管理，在磁盤使用率不高時盡可能緩存數(shù)據(jù)，同時實現(xiàn)數(shù)據(jù)親和性調(diào)度。
大規(guī)模分布式作業(yè)的另一大挑戰(zhàn)是異常故障處理。由于分布式任務(wù)使用了更多的資源，因而更容易受到硬件、網(wǎng)絡(luò)等故障的影響，進(jìn)而引發(fā)訓(xùn)練中斷。一般來說，分布式任務(wù)異常處理需要人工介入操作，時效性無法保障，并且還需要一定的人工經(jīng)驗判斷任務(wù)失敗的具體原因和解決方法，對算法人員的要求較高。AIStation平臺提供了完備的故障檢測識別、任務(wù)容錯的機制，在故障發(fā)生時能夠識別當(dāng)前故障類型，對于通過重啟即可恢復(fù)的故障（如加速卡故障、網(wǎng)絡(luò)故障等），平臺自動觸發(fā)訓(xùn)練任務(wù)的重提。AIStation通過自動化流程，提高了故障處理效率，節(jié)省了集群機時資源，提高了資源利用率。
銀行智算中心網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方案目前有很多，其中RoCE網(wǎng)絡(luò)基于以太網(wǎng)協(xié)議實現(xiàn)RDMA，可以復(fù)用已有數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，從而降低集群搭建成本?；赗oCE的網(wǎng)絡(luò)方案，需要充分考慮GPU資源的協(xié)調(diào)調(diào)度，實現(xiàn)物理主機GPU的共享使用，來滿足訓(xùn)練任務(wù)任意GPU數(shù)的需求，同時也需將RDMA網(wǎng)卡透傳到容器內(nèi)，以滿足跨節(jié)點GPU的RDMA通信需求，但是目前還沒有一個有效的解決方案。
浪潮提出基于RoCE網(wǎng)卡虛擬化和網(wǎng)絡(luò)互通性管理相結(jié)合的解決方案，實現(xiàn)了在容器云平臺上對RoCE網(wǎng)絡(luò)的快速接入適配，同時降低網(wǎng)絡(luò)適配難度。方案已部署到某大型國有銀行的實際生產(chǎn)環(huán)境中，幫助客戶解決了GPU資源碎片的問題，實現(xiàn)RoCE網(wǎng)絡(luò)下GPU資源靈活調(diào)度分配，實際效果超出了客戶預(yù)期。
性能測試表明，在浪潮AIStation平臺容器內(nèi)基于不同網(wǎng)卡進(jìn)行通訊時，在不同的數(shù)據(jù)包大小下，性能和時延都沒有損失。針對銀行業(yè)務(wù)特點，AIStation測試了大規(guī)模圖像類別訓(xùn)練任務(wù)，采用ResNet50并使用ILSVRC 2012數(shù)據(jù)集測試加速比，結(jié)果顯示大規(guī)模分布式訓(xùn)練的加速比達(dá)94%以上，性能優(yōu)異。同時物理主機RDMA網(wǎng)卡能夠透傳到容器并能夠基于RoCEv2完成RDMA通信，在有多個RoCE網(wǎng)卡時，能夠根據(jù)GPU與高性能網(wǎng)卡的拓?fù)潢P(guān)系、NCCL親和性等選擇最優(yōu)的RoCE網(wǎng)卡進(jìn)行跨節(jié)點通信。
銀行業(yè)務(wù)具有多樣化和精細(xì)化的特點，在進(jìn)行AI業(yè)務(wù)時一般需要多個系統(tǒng)支撐與協(xié)同，包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、AI開發(fā)訓(xùn)練系統(tǒng)、模型管理系統(tǒng)、推理服務(wù)系統(tǒng)、運營管理系統(tǒng)等。雖然內(nèi)部通用平臺能夠把各個系統(tǒng)整合起來，但AI開發(fā)訓(xùn)練系統(tǒng)中的AI資源管理、AI單機和分布式訓(xùn)練任務(wù)全生命周期管理、異構(gòu)算力管理等方面能力是欠缺的，很難達(dá)到AI業(yè)務(wù)需求。
針對銀行內(nèi)部復(fù)雜的系統(tǒng)、業(yè)務(wù)流程，AIStation平臺提供了通用的AI業(yè)務(wù)調(diào)用接口能力，以達(dá)到簡化流程和整合能力的目的。同時兼容異構(gòu)資源任務(wù)，讓銀行無需關(guān)心底層資源部署和連接情況，把精力放在業(yè)務(wù)處理上。AIStation平臺提供了涵蓋任務(wù)、數(shù)據(jù)全生命周期管理、集群資源監(jiān)控和報表的全能力域API接口，幫助管理者掌握集群運行情況。同時平臺API管理實現(xiàn)了全程加密傳輸以保證數(shù)據(jù)安全。通過豐富、完備且安全的API接口，AIStation能夠快速與銀行已有系統(tǒng)集成，讓銀行快速擁有專家級AI算力基礎(chǔ)設(shè)施管理能力。
總結(jié)
浪潮AIStation在某大型國有銀行的實踐中取得了顯著的示范效果。通過以上關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)了GPU間通信性能大幅提升，減少節(jié)點間網(wǎng)絡(luò)通信開銷，提升整體處理性能，有效降低總能耗。同時可以減少機柜占用，提高集群算力密度，實現(xiàn)基礎(chǔ)資源降本增效。助力構(gòu)建高性能、高可靠、可擴(kuò)展的軟硬件系統(tǒng)架構(gòu)，實現(xiàn)AI訓(xùn)練場景下算力資源的統(tǒng)一管理與智能化調(diào)度。
浪潮AIStation為銀行前沿的大規(guī)模人工智能模型開發(fā)訓(xùn)練和場景應(yīng)用打下了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。未來，浪潮信息將繼續(xù)通過全棧智算能力賦能金融AI業(yè)務(wù)創(chuàng)新，推進(jìn)金融數(shù)字化轉(zhuǎn)型和數(shù)字經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。
