cpu分布式训练论文阅读

Large Scale Distributed Deep Networks

Downpour SGD:

模型的副本采用异步方式从参数服务器（Parameter Server）中获取参数w和上传Δw到参数服务器

1. 模型副本之间运行独立
2. 参数服务器组各节点之间同样是独立的

优点:

1. 同步SGD: 如果一台机器失效，整个训练过程将会延时；但是对于异步SGD来讲，如果某个模型副本的一台机器失效，其他模型副本仍然继续处理样本并更新参数服务器中的模型参数

2. Downpour SGD带来的多种异步处理形式给优化过程带来了进一步的随机性，模型实例最可能是使用一个稍微过时的参数来计算梯度，因为这时其他的副本可能已经更新了参数服务器上的参数。但是，除此之外还有其他随机的来源：因为参数服务器组的每台机器是行为独立的，所以无法保证在给定时间点上，每个节点的参数被更新的次数相同，或者以同样的顺序被更新。更进一步的，因为模型副本使用不同的线程来获取参数和推送梯度值，故在同一时间戳上，单个副本内的参数将有额外的稍微不一致的现象

3. 使用adagrad方法可以提高downpour sgd的鲁棒性. 能增加并发训练的副本数量. 采用热启动训练的方式可以消除可能的稳定性问题.
   
   

Sandblaster L-BFGS

主要思路:

1. 将参数的存储和操作分布化，算法（如L-BFGS）的核心位于协调器（coordinator）中。该协调器并不直接获取模型参数, 它发出一系列命令（如内积，向量缩放，系数相关加法，乘法）到参数服务器节点，并且这些命令能在节点范围内执行
2. 一些额外的信息如L-BFGS的历史数据缓存，同样保存在计算出它的参数服务器节点上。这使得运行大型模型（10亿级参数）成为现实，而且不会因传输参数和梯度过度集中在一个节点上而导致性能下降。 在典型的L-BFGS的并行实现中，数据被分布到许多机器上，每个机器负责对样本数据的一个特定的子集计算梯度，而后梯度值被传输回中心服务器
3. 协调器分配给这N个模型副本一小部分的任务量，并且该计算任务远小于总批量，每当副本完成计算处于闲置状态时，立即给其分配新的计算任务，如此下去。为了在整个批量计算的最后阶段进一步优化慢速副本的任务处理，协调器调度最快结束的副本同时计算未完成的任务，从最先结束的副本处取得计算结果, 计算快的节点多计算
   
   

实验数据:

当具有2000数量CPU或更少时，Downpour SGD和Adagrad自适应学习速率方法的结合是最有效的方法。 Adagrad方法本身不是为异步SGD的使用而设计的，并且该方法最典型的应用也不是在非凸问题上。但是，在高度非线性的深度网络中，两者的结合的效果却如此的好。我们推测，在面对剧烈的异步更新时，Adagrad自动地对不稳定参数起到了稳定的效果，并且很自然地根据不同的深度网络层数的变化来调整学习速率

实验结果表明，即使在中等规模的模型训练上，使用我们的大规模（分布式）方法，集群方法也比GPU要快，并且没有GPU对模型规模的限制。为了证明其训练更大模型的能力，我们通过训练一个超过10^9数量参数的模型，在ImageNet物体识别上获得了比先前最优的更好的精度水平。

参考文章:

Downpour SGD介绍

Paramter-server综述

360 TensorNet github

mxnet parameter-server