< вернуться назад

Боремся с дефицитом памяти GPU

Боремся с дефицитом памяти GPU
#AI #BAUM #MDS #BaumTechPulse #GPU
5 минут
Боремся с дефицитом памяти GPU

Проблема дефицита GPU-памяти в современных AI-системах

Современные системы искусственного интеллекта всё чаще сталкиваются с критическим ограничением GPU-памяти: объём видеопамяти на ускорителях не успевает за ростом размеров и сложности нейронных моделей. В результате при обучении и инференсе крупномасштабных моделей нередко возникает «бутылочное горлышко», вынуждающее разработчиков расширять пул VRAM за счёт медленной внешней памяти или арендовать дорогостоящие облачные GPU-серверы. С целью преодоления этого барьера Phison и SanDisk предложили альтернативные подходы, позволяющие использовать блочную флеш-память NAND в роли расширения GPU-памяти – программно у Phison и аппаратно у SanDisk

Подход Phison aiDAPTIV+: программное расширение VRAM через SSD

Решение aiDAPTIV+ от Phison представляет собой слой промежуточного программного обеспечения (middleware), которое устанавливается на GPU-сервере и создаёт единый виртуальный пул памяти, объединяющий VRAM графических процессоров (GDDR или HBM), системную DRAM и флеш-накопитель Phison AI100E (SLC, 1 бит на ячейку). При загрузке модели aiDAPTIV+ анализирует её потребности и делит данные на «горячие» (hot), «тёплые» (warm) и «холодные» (cool) фрагменты:

  1. Hot – размещаются непосредственно в видеопамяти GPU;
  2. Warm – уходят в оперативную память CPU;
  3. Cool – отправляются на SSD.

В ходе работы модели aiDAPTIV+ динамически перемещает фрагменты между уровнями памяти, сохраняя GPUs занятыми вычислениями и минимизируя дорогостоящие повторные вычисления токенов. По заявлению Phison, такой подход позволяет одной небольшой группе GPU с ограниченным объёмом VRAM (вплоть до штатных RTX 6000 Ada или платформ Jetson) эффективно обучать и инференсить модели до 70 млрд параметров, что ранее требовало либо более мощных GPU, либо переноса задач в облако

SanDisk HBF: аппаратное расширение VRAM нового поколения

В противоположность софтверному решению Phison, SanDisk разрабатывает аппаратный аналог расширенной VRAM — High Bandwidth Flash (HBF).

Технология повторяет архитектуру HBM: несколько слоёв NAND-кристаллов стекаются над логическим кристаллом, связаны через TSV (Through-Silicon Vias) и через интерпозер подключаются к GPU. Отличие в том, что HBF не заменяет HBM, а дополняет его: интерпозер GPU модифицируется для работы сразу с HBM-стеком и HBF-стеком, а в аппаратной памяти реализуется контроллер, управляющий перемещением данных между горячим HBM и дополнительным HBF

Для ускорения вывода на рынок HBF SanDisk сформировала Технический консультативный совет, в который вошли автор RISC-архитектуры профессор Дэвид Паттерсон и специалист по GPU-архитектурам Раджа Кодури. Их задача — разработать открытые стандарты и протоколы взаимодействия HBF с GPU, а также содействовать внедрению технологии у производителей ускорителей

Сравнение подходов: программное и аппаратное расширение памяти

Производительность и задержки

HBF благодаря близкому расположению к GPU и отсутствию промежуточного уровня CPU обеспечивает более низкие задержки и более высокую пропускную способность, сопоставимую с HBM или превышающую её. aiDAPTIV+ же зависит от SSD-уровня, что увеличивает задержки, но остаётся быстрее многократных обращений к удалённым хранилищам или повторных вычислений токенов 

Гибкость внедрения и масштабирование

Программное решение Phison можно внедрить на существующих платформах, не требуя изменений в аппаратном дизайне GPU-серверов, — достаточно установки ПО и SSD. Это снижает барьер входа для средних организаций и edge-систем. HBF же требует совместной доработки интерпозера и аппаратного интерфейса у каждого производителя GPU

Перспективы развития и проблема memory wall

По мнению BAUM, дальнейшее развитие моделей и особенно внедрение агентного AI будет всё больше усугублять проблему memory wall. Для комплексного решения, уверены в BAUM, потребуется не просто расширять узкие места через программные прокладки или аппаратные “дополнения”, но и пересматривать архитектурные принципы хранения и передачи данных внутри серверов:

Новые протоколы доступа к сетевым хранилищам

Необходимо думать про протоколы которые позволят иметь доступ к внешним пулам с уровнем задержек сопоставимым как минимум с локальными SLC накопителями

Модульные хранилища ультравысокой производительности

Эти хранилища, обладая минимально необходимым набором функциональности для создания и управления пулами на больших масштабах должны обеспечивать уровень производительности хотябы в несколько десятков миллионов IOps

Такой подход, по убеждению BAUM, позволит не только снизить латентность и повысить гибкость развёртывания, но и облегчит масштабирование AI-кластеров в гетерогенных средах, где задачи могут перескакивать между локальными дата-центрами, edge-узлами и глобальной облачной сетью.

Автор: Андрей Гантимуров

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Author
Посетитель сайта

Добавить комментарий

Комментариев пока нет

Другие статьи, которые могут быть полезными

5603
47
Энергонезависимая память (PMEM/NVDIMM) Термином Persistent Memory (PMEM) охватывается большое семейство энергонезависимой памяти, куда входят продукты на базе технологий NVDIMM, SCM (storage class memory), NRAM, FRAM, ReRAM, MRAM, HPE Memristor и...
5603
47
Том (данных) представляет собой именованное пространство, расположенное на пуле. На одном пуле может быть создано несколько томов, имена которых не должны повторяться. Том может быть создан «толстым», сразу занимающим фиксированный...
3608
2
В эпоху цифровой трансформации резервное копирование данных перестало быть «технической роскошью» — оно превратилось в критический элемент устойчивости любого бизнеса. Однако многие российские компании по-прежнему относятся к системам резервного копирования...
439
14