nccl

• 1: concepts
• 2: abbr
• 3:
• 4:
• 5:
• 6:

1 - concepts

concepts

• node: 一个服务器
• CUDA device：一个GPU
• rank: GPU的编号
• communicator: 这是一个抽象的概念，用于管理一组GPU之间的通信。
• IB GDA

temp

full-blown

multi-GPU parallelization model:

• single-threaded control of all GPUs
• multi-threaded, for example, using one thread per GPU
• multi-process, for example, MPI

SHARP

• NVLink Sharp
• IB Sharp

Algorithm

• NVLS
• IB Sharp

2 - abbr

3 -

bootstrapNetInit

作用：找到可用的网络接口，并将它的信息保存下来。

• 如果配置了NCCL_COMM_ID，则使用和它在同一网段的网口。
• ib 网络接口
• 普通网口
• docker 网口
• loopback 网口

4 -

ncclCommInitAll

ncclGetUniqueId

ncclInit

initEnv

initGdrCopy

bootstrapNetInit

initNvtxRegisteredEnums

bootstrapGetUniqueId

64位的随机数 + bootstrap网络接口地址

bootstrapCreateRoot

• ncclSocketInit 创建TCP socket

ncclCommInitRankDev

  NCCLCHECKGOTO(ncclGroupStartInternal(), ret, fail);
  for (int i=0; i<ndev; i++) {
    // Ignore return codes .. we need to call ncclGroupEnd to clean up anyway
    int dev = devlist ? devlist[i] : i;
    CUDACHECKGOTO(cudaSetDevice(dev), ret, fail);
    ncclCommInitRankDev(comms+i, ndev,1, &uniqueId, i, dev, &config, __func__);
  }

5 -

网络

• nccl所需要两个网络，一个是bootstrap网络，一个是数据通信网络。
  • bootstrap网络主要用于初始化时交换一些简单的信息，如果每个机器的ip端口，由于数据量较小，而且只在初始化阶段执行一次，因此bootstrap使用的是tcp
  • 而通信网络是用于实际数据的传输，因此优先使用RDMA（支持GDR的话会优先GDR）

6 -

PCIe（高速串行总线）

PCIe是一种连接扩展设备的高速串行总线标准。它是一种内部接口，用于连接主板（类似于购物中心）和各种插槽（类似于商店）上的扩展设备，如显卡、网卡、硬盘控制器和其他周边设备。PCIe提供了快速而可靠的数据传输通道，允许扩展设备与计算机系统进行高速通信。可以实现几十GB/S的传输速度

NVlink（NVIDIA的高速互连技术）

NVLink是一种由NVIDIA开发的高速互连技术，用于在计算机系统中连接多个图形处理单元（GPU），以实现更高的数据传输速度和更低的延迟。能够提供比PCIe更快的传输速度，可通过桥接器连接两块NVIDIA显卡，实现上百GB/S的传输速度

Infiniband（无限带宽）

InfiniBand（无限带宽）是一种高性能、低延迟的计算和存储网络架构和通信协议。 InfiniBand被广泛应用于高性能计算（HPC）领域和大规模数据中心，它提供了高带宽和低延迟的数据传输能力，适用于处理大规模并行计算、高速数据存储和集群应用。带宽可以达到400GB/S

MPI（并行计算Message Passing Interface）

MPI (Message Passing Interface) 是一种用于编写并行程序的通信协议和标准。它提供了一套函数接口，使得在多个计算节点（通常是集群或超级计算机）上的多个进程之间进行消息传递和通信成为可能，从而实现并行计算。MPI主要用于解决并行计算中的通信和同步问题。它允许开发人员将一个问题分解为多个并行的任务，每个任务都在不同的计算节点上执行，通过消息传递来共享数据和结果

Pinned (page-locked) memory