AllGatherOperation

产品支持情况

产品	是否支持
Atlas A3 推理系列产品 / Atlas A3 训练系列产品	√
Atlas 800I A2 推理产品 / Atlas A2 训练系列产品	√
Atlas 训练系列产品	x
Atlas 推理系列产品	√
Atlas 200I/500 A2 推理产品	x

功能

将多个通信卡上的数据按所属rank号的顺序在第一维进行聚合，然后发送到每张卡上。

该算子涉及多卡相关操作，可根据实际需求配置HCCL相关环境变量，具体请参见《CANN 环境变量参考》中的“集合通信”章节。

使用场景

多对多。收集所有的数据到所有的节点上。把多个节点的数据收集到一个主节点上（Gather），再把这个收集到的数据分发到其他节点上（broadcast）。

图1 通信原理示意图

应用场景：

All-Gather可应用于模型并行。
模型并行里前向计算里的参数全同步，需要用All-Gather把模型并行里将切分到不同的NPU上的参数全同步到一张NPU上才能进行前向计算。

使用示例

参数设置
 rankSize=2

输入输出

npu0 (通信主卡）：

[[16, 56],
[ 5, 96]]

output=

[[[ 16,  56],
  [  5,  96]],

  [[ -7, -91],
  [-75,  38]]]

npu1：

[[ -7, -91],
[-75,  38]]

output=

[[[ 16,  56],
 [  5,  96]],
[[ -7, -91],
[-75,  38]]]

定义

      
           struct AllGatherParam {
    int rank = 0;
    int rankSize = 0;
    int rankRoot = 0;
    std::string backend = "hccl";
    HcclComm hcclComm = nullptr;
    CommMode commMode = COMM_MULTI_PROCESS;
    std::string rankTableFile;
    std::string commDomain;
    uint8_t rsv[64] = {0};
};

参数列表

成员名称	类型	默认值	描述
rank	int	0	当前卡所属通信编号。
rankSize	int	0	通信的卡的数量。
rankRoot	int	0	主通信编号。
backend	string	“hccl”	通信后端指示，仅支持“hccl”和“lccl”。 Atlas 推理系列产品仅支持“backend”为“hccl”。当“backend”为“lccl”且机器为 Atlas A2 训练系列产品里的Atlas 200T A2 Box16 异构子框时支持单机16卡（16卡全量拓扑通信或单节点内任意卡通信）。注意：此为实验性功能，建议不要使用该功能。
hcclComm	HcclComm	nullptr	HCCL通信域指针。默认为空，加速库为用户创建；若用户想要自己管理通信域，则需要传入该通信域指针，加速库使用传入的通信域指针来执行通信算子。
commMode	CommMode	COMM_MULTI_PROCESS	通信模式，CommMode类型枚举值。hccl多线程只支持外部传入通信域方式。
rankTableFile	string	-	集群信息的配置文件路径，适用单机以及多机通信场景，当前仅支持hccl后端场景。若单机配置了ranktable，则以ranktable来初始化通信域。配置请参见《TensorFlow 1.15模型迁移指南》的“模型训练>执行分布式训练>准备ranktable资源配置文件”章节。
commDomain	string	-	通信device组用通信域名标识，多通信域时使用。当backend为lccl时，commMode为多进程时，commDomain需要设置0-65535，支持设置通信域的内存大小，用于性能优化，配置方式通信域：通信域大小（MB），如“0:400”，当同一个通信域中多个算子配置冲突时，以第一个执行到的该通信域算子配置为准。限制：默认值为200，当前配置大小不支持小于200。
rsv[64]	uint8_t	{0}	预留参数。

输入

参数	维度	数据类型	格式	描述
x	[dim_0, dim_1, ..., dim_n]	backend为hccl时：float16/float/int8/int16/int32/int64/bf16 backend为lccl时：float16/float/int8/int16/int32/int64/bf16	ND	输入tensor，维度小于8。

输出

参数	维度	数据类型	格式	描述
output	[rankSize, dim_0，dim_1，... ，dim_n]	backend为hccl时：float16/float/int8/int16/int32/int64/bf16 backend为lccl时： float16/float/int8/int16/int32/int64/bf16	ND	输出tensor，维度小于或等于8。输出output的维数比输入x的维数多一维。

参数

维度

数据类型

格式

描述

output

[rankSize, dim_0，dim_1，... ，dim_n]

backend为hccl时：float16/float/int8/int16/int32/int64/bf16
backend为lccl时： float16/float/int8/int16/int32/int64/bf16

输出tensor，维度小于或等于8。

输出output的维数比输入x的维数多一维。

规格约束

rank、rankSize、rankRoot需满足以下条件。
- 0 ≤ rank < rankSize
- 0 ≤ rankRoot < rankSize

多用户使用时需要使用ATB_SHARE_MEMORY_NAME_SUFFIX环境变量（请参见Transformer加速库环境变量说明）进行共享内存的区分，以进行初始化信息同步。
当使用加速库的通信算子异常退出时，需要清空残留数据，避免影响之后的使用，命令参考如下：
```
rm -rf /dev/shm/sem.lccl*
rm -rf /dev/shm/sem.hccl*
ipcrm -a
```
当前不支持单device上跑多个HCCP进程实例，不能单卡同时跑多个通信算子。比如运行通信算子场景下，不支持同一张卡上跑多个模型。

算子调用示例（C++）

前置条件和编译命令请参见算子调用示例。

场景：基础场景。

      
       
         
         
           #include <acl/acl.h>
#include <atb/atb_infer.h>
#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include "demo_util.h"
void ExecuteImpl(atb::Operation *op, atb::VariantPack variantPack, atb::Context *context)
{
    uint64_t workspaceSize = 0;
    CHECK_STATUS(op->Setup(variantPack, workspaceSize, context));
    void *workspace = nullptr;
    if (workspaceSize > 0) {
        CHECK_STATUS(aclrtMalloc(&workspace, workspaceSize, ACL_MEM_MALLOC_HUGE_FIRST));
    }
    CHECK_STATUS(op->Execute(variantPack, (uint8_t *)workspace, workspaceSize, context));
    if (workspace) {
        CHECK_STATUS(aclrtFree(workspace));  // 销毁workspace
    }
}
void AllGatherSample(int rank, int rankSize)
{
    int ret = aclInit(nullptr);
    // 设置每个进程对应的deviceId
    int deviceId = rank;
    CHECK_STATUS(aclrtSetDevice(deviceId));
    atb::Context *context = nullptr;
    CHECK_STATUS(atb::CreateContext(&context));
    aclrtStream stream = nullptr;
    CHECK_STATUS(aclrtCreateStream(&stream));
    context->SetExecuteStream(stream);
    atb::Tensor input;
    input.desc.dtype = ACL_FLOAT16;
    input.desc.format = ACL_FORMAT_ND;
    input.desc.shape.dimNum = 2;
    input.desc.shape.dims[0] = 3;
    input.desc.shape.dims[1] = 5;
    input.dataSize = atb::Utils::GetTensorSize(input);
    CHECK_STATUS(aclrtMalloc(&input.deviceData, input.dataSize, ACL_MEM_MALLOC_HUGE_FIRST));
    atb::Tensor output;
    output.desc.dtype = ACL_FLOAT16;
    output.desc.format = ACL_FORMAT_ND;
    output.desc.shape.dimNum = 3;
    output.desc.shape.dims[0] = 2;
    output.desc.shape.dims[1] = 3;
    output.desc.shape.dims[2] = 5;
    output.dataSize = atb::Utils::GetTensorSize(output);
    CHECK_STATUS(aclrtMalloc(&output.deviceData, output.dataSize, ACL_MEM_MALLOC_HUGE_FIRST));
    atb::infer::AllGatherParam param;
    param.rank = rank;
    param.rankRoot = 0;
    param.rankSize = rankSize;
    param.backend = "hccl";
    atb::Operation *op = nullptr;
    CHECK_STATUS(atb::CreateOperation(param, &op));
    atb::VariantPack variantPack;
    variantPack.inTensors = {input};
    variantPack.outTensors = {output};
    ExecuteImpl(op, variantPack, context);
    std::cout << "rank: " << rank << " executed END." << std::endl;
    // 资源释放
    CHECK_STATUS(atb::DestroyOperation(op));     // 销毁op对象
    CHECK_STATUS(aclrtDestroyStream(stream));    // 销毁stream
    CHECK_STATUS(atb::DestroyContext(context));  // 销毁context
    CHECK_STATUS(aclFinalize());
    std::cout << "demo execute success" << std::endl;
}
int main(int argc, const char *argv[])
{
    const int processCount = 2;
    for (int i = 0; i < processCount; i++) {
        pid_t pid = fork();
        // 子进程
        if (pid == 0) {
            AllGatherSample(i, processCount);
            return 0;
        } else if (pid < 0) {
            std::cerr << "Failed to create process." << std::endl;
            return 1;
        }
    }
    // 父进程等待子进程执行完成
    for (int i = 0; i < processCount; ++i) {
        wait(NULL);
    }
    std::cout << "The communication operator is successfully executed. Parent process exit" << std::endl;
    return 0;
}

          

        

      
     

父主题： atb/infer_op_params.h