Améliorer la performance des LLM avec le déchargement CPU
Une nouvelle méthode améliore l'efficacité des grands modèles de langage en partageant les tâches entre le GPU et le CPU.
Xuanlin Jiang, Yang Zhou, Shiyi Cao, Ion Stoica, Minlan Yu
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Table des matières
Dans le monde tech d'aujourd'hui, les grands modèles de langage (LLMs) sont partout. Ils alimentent des chatbots qui peuvent tenir des conversations, aider à générer du texte, et même assister dans le codage. Cependant, faire tourner ces modèles demande beaucoup de mémoire et de puissance de calcul. La plupart des configurations dépendent de GPU puissants, qui peuvent vite coûter cher. Dans cet article, on va parler d'une approche maligne pour économiser de la mémoire et booster les performances en utilisant les CPU en plus des GPU.
Le Problème de la Mémoire GPU
Les GPU modernes sont puissants mais ont un inconvénient : ils ont une quantité de mémoire fixe. Ça peut poser problème quand on fait tourner de grands modèles de langage qui nécessitent plus de mémoire que disponible. Si la mémoire est saturée, le système ne peut pas gérer efficacement des tâches plus grandes, ce qui entraîne une perte de capacité de traitement. Les utilisateurs peuvent finir par payer pour des GPU haut de gamme mais voir quand même des performances médiocres simplement à cause de limites de mémoire.
Une Solution Créative
On propose un système qui déplace une partie de la charge de travail du GPU vers le CPU. En déchargeant certaines tâches, comme la gestion de parties de la mémoire du modèle et des calculs, on peut maximiser l'utilisation du GPU et du CPU. Cette méthode peut aider à augmenter les tailles de lot que le GPU peut gérer, ce qui améliore la performance générale.
Comment Ça Marche
La magie repose sur deux techniques principales :
Pipelining GPU-CPU Asymétrique : Ici, le système exécute deux types de tâches en même temps. Un ensemble de requêtes est géré par le CPU, tandis qu'un autre continue de tourner sur le GPU. Ce travail d'équipe permet aux deux parties du système d'être occupées en même temps, au lieu que l'une reste inoccupée pendant que l'autre bosse.
Planification Sensible à la Charge : Cet algorithme de planification malin décide dynamiquement où envoyer les tâches en fonction des charges de travail actuelles. Il surveille combien de travail chaque partie du système peut gérer, s'assurant que ni le GPU ni le CPU ne soient surchargés.
En utilisant ces deux techniques ensemble, on peut équilibrer efficacement la charge et garder tout en marche sans accroc.
Avantages de la Décharge
Maintenant, voyons les avantages de cette approche de décharge :
- Débit Plus Élevé : En profitant à la fois du CPU et du GPU, le système peut gérer plus de tâches en même temps, améliorant la performance globale.
- Efficacité coût : Cette solution peut réduire le besoin de matériel super cher, permettant aux utilisateurs de profiter des ressources CPU existantes.
- Latence Maintenue : Le temps de réponse pour les requêtes utilisateur ne souffre pas, ce qui signifie que le système reste efficace pour les interactions en temps réel.
Applications Réelles
Ce système n'est pas qu'une idée théorique ; il peut être appliqué dans divers contextes réels. Que ce soit pour des aides au codage, des résumés de texte, ou la création de chatbots engageants, cette approche peut améliorer les performances sans ruiner le budget.
Défis en Cours de Route
Bien que la solution ait l'air géniale, il y a des défis à relever. Les différences entre les caractéristiques des GPU et des CPU peuvent compliquer la gestion de la charge de travail. Les GPU sont excellents pour traiter rapidement des calculs lourds, tandis que les CPU excellent dans la gestion de tâches de mémoire plus larges mais sont plus lents. Trouver le bon équilibre est crucial.
Conclusion
L'utilisation de la décharge des tâches du GPU vers le CPU offre un moyen prometteur d'améliorer les performances des grands modèles de langage. En adoptant une planification soignée et en chevauchant les charges de travail, cette méthode peut permettre une meilleure utilisation des ressources. Dans un monde où le calcul efficace est primordial, cette approche se distingue comme une solution intelligente pour faire face à la crise de mémoire des GPU.
Espérons qu'on pourra continuer à rendre la tech plus efficace, un CPU à la fois !
Titre: NEO: Saving GPU Memory Crisis with CPU Offloading for Online LLM Inference
Résumé: Online LLM inference powers many exciting applications such as intelligent chatbots and autonomous agents. Modern LLM inference engines widely rely on request batching to improve inference throughput, aiming to make it cost-efficient when running on expensive GPU accelerators. However, the limited GPU memory has largely limited the batch size achieved in practice, leaving significant GPU compute resources wasted. We present NEO, an online LLM inference system that offloads part of attention compute and KV cache states from the GPU to the local host CPU, effectively increasing the GPU batch size and thus inference throughput. To this end, NEO proposes asymmetric GPU-CPU pipelining and load-aware scheduling to balance GPU and CPU loads and fully utilize their compute and memory resources. We evaluate NEO on a wide range of workloads (i.e., code generation, text summarization), GPUs (i.e., T4, A10G, H100), and LLM models (i.e., 7B, 8B, 70B). NEO achieves up to 7.5$\times$, 26%, and 14% higher throughput compared to GPU-only approach on T4, A10G, and H100 GPUs, respectively, while maintaining the same latency; with more powerful CPUs, NEO achieves up to 79.3% throughput gain on A10G GPU.
Auteurs: Xuanlin Jiang, Yang Zhou, Shiyi Cao, Ion Stoica, Minlan Yu
Dernière mise à jour: 2024-11-02 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://arxiv.org/abs/2411.01142
Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.01142
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.
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