A Hierarchical Communication Algorithm for Distributed Deep Learning Training

计算机科学 培训(气象学) 人工智能 深度学习 分布式学习 心理学 教育学 物理 气象学
作者
Jiayu Zhang,Sen Cheng,Feng Dong,Ke Chen,Yu Qiao,Zhigang Mao,Jianfei Jiang
标识
DOI:10.1109/mwscas57524.2023.10405843
摘要

Distributed deep learning training nowadays has become an important workload on data center GPU clusters. However, in some cases, the inter-node bandwidth is limited (e.g., 20Gbps) and thus becomes a performance bottleneck for existing deep learning systems to scale deep learning training across multiple nodes. To exploit this insight, we propose a hierarchical communication algorithm combined with Asynchronous SGD and Synchronous SGD named AS-SGD to make full use of both inter-node and intra-node network bandwidth. Moreover, a set of system optimization techniques like quantization and decentralization are applied to further reduce communication costs. Finally, we present a performance evaluation of our algorithm on a 4-node cluster (each node with 8 Nvidia Tesla V100 GPUs). Experiments show that our algorithm achieves up to 4.95X speedup than existing state-of-the-art systems on popular deep learning models and datasets.
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