flux

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1.3k 100 较难 1 次阅读 2天前Apache-2.0开发框架
AI 解读 由 AI 自动生成,仅供参考

Flux 是由字节跳动 Seed 团队开源的一款高性能 GPU 内核库,专为密集模型和混合专家(MoE)模型设计。它的核心使命是在大规模模型训练与推理中,通过细粒度的“计算 - 通信重叠”技术,显著提升张量并行和专家并行的效率。

在深度学习领域,随着模型参数量激增,多卡之间的通信往往成为制约速度的瓶颈,导致昂贵的 GPU 算力因等待数据传输而闲置。Flux 正是为了解决这一痛点而生,它允许数据通信与数学计算同时进行,从而最大化硬件利用率,大幅缩短任务耗时。

这款工具主要面向 AI 基础设施开发者、大模型研究人员以及需要优化分布式训练性能的工程师。Flux 的独特亮点在于其高度兼容性与易用性:它不仅支持从 Ampere 到 Hopper 等多种 NVIDIA GPU 架构及不同数据类型,还能以插件形式无缝集成到现有的 PyTorch 框架中。此外,针对复杂的 MoE 架构,Flux 提供了基于 NVSHMEM 优化的专用内核,并推出了名为 COMET 的进阶方案,进一步释放了稀疏模型的潜力。无论是从零构建训练系统,还是在现有流程中进行性能调优,Flux 都是一个值得尝试的高效选择。

使用场景

某大型 AI 实验室团队正在基于混合专家模型(MoE)训练千亿参数大语言模型,面临多卡并行训练效率瓶颈。

没有 flux 时

  • 计算资源闲置严重:在张量并行或专家并行过程中,GPU 必须等待通信完成才能开始下一轮计算,导致昂贵的算力大量空转。
  • 训练吞吐量低下:由于通信与计算串行执行,整体迭代速度受限于网络带宽,无法跑满高性能 GPU 的理论峰值。
  • 扩展性遭遇天花板:随着增加 GPU 数量,通信开销占比急剧上升,线性加速比难以维持,集群规模越大效率越低。
  • 内核适配成本高:若要手动优化通信重叠逻辑,需深入底层 CUDA 编程,开发周期长且难以兼容不同架构的 Nvidia GPU。

使用 flux 后

  • 实现细粒度重叠:flux 提供的高性能算子将通信任务拆解,使其与计算任务并行执行,彻底消除了等待间隙。
  • 显著提升吞吐量:在 MoE 场景下,通过隐藏通信延迟,模型训练的整体 tokens/sec 指标获得大幅提升。
  • 线性扩展更优异:即使在大规集群中,flux 也能有效抑制通信开销的增长,让增加显卡数能带来实打实的速度提升。
  • 无缝集成现有框架:flux 原生兼容 PyTorch,团队无需重写代码,仅需替换少量算子即可在 Ampere 到 Hopper 架构上生效。

flux 通过极致的通信 - 计算重叠技术,将原本被网络延迟浪费的 GPU 算力转化为实实在在的模型训练速度。

运行环境要求

操作系统
  • Linux
GPU
  • 必需 NVIDIA GPU,支持 Ampere (sm80), Ada Lovelace (sm89), Hopper (sm90) 架构
  • 需安装 CUDA 12.4
  • MoE 内核需要 NVSHMEM 支持
内存

未说明

依赖
notes该工具主要用于密集模型和 MoE(混合专家)模型的通信 - 计算重叠优化。构建时可通过 --arch 指定显卡架构(80/89/90)。若使用 MoE 功能,必须添加 --nvshmem 参数进行构建。官方推荐使用 Python 3.11 + CUDA 12.4 + PyTorch 2.6.0 的环境进行测试和构建。
python3.10, 3.11
torch==2.4.0/2.5.0/2.6.0
nvidia-nvshmem-cu12 (版本 3.2.5 或 3.3.9)
NCCL (通过 git submodule 管理)
CUTLASS 4.0.0
packaging
ninja
flux hero image

快速开始

👋 大家好!
我们是字节跳动 Seed 团队。

您可以通过以下渠道进一步了解我们👇

seed logo

Flux:细粒度计算-通信重叠的 GPU 内核库


Flux 是一个用于 GPU 上密集模型和 MoE 模型的通信重叠库,提供高性能、可插拔的内核,以支持模型训练和推理中的各种并行策略。

Flux 的高效内核与 PyTorch 兼容,可以轻松集成到现有框架中,支持多种 NVIDIA GPU 架构和数据类型。

新闻

[2025/03/10]🔥我们发布了 COMET:面向专家混合模型的计算-通信重叠

快速入门

您可以从源代码或 PyPI 安装 Flux。

从源代码安装

git clone --recursive https://github.com/bytedance/flux.git && cd flux

# 对于 Ampere (sm80) GPU
./build.sh --arch 80 --nvshmem
# 对于 Ada Lovelace (sm89) GPU
./build.sh --arch 89 --nvshmem
# 对于 Hopper (sm90) GPU
./build.sh --arch 90 --nvshmem

在虚拟环境中安装

以下是在虚拟环境中安装 Flux 的示例。让我们在一个配备 CUDA 12.4、torch 2.6.0 和 python 3.11 的虚拟环境中完成安装。

conda create -n flux python=3.11
conda activate flux
pip3 install packaging
pip3 install ninja
pip3 install torch==2.6.0 torchvision torchaudio --index-url https://download.pytorch.org/whl/cu124

./build.sh --clean-all
./build.sh --arch "80;89;90" --nvshmem --package

随后,您将在 dist/ 文件夹下找到适合您的虚拟环境的 wheel 包。

从 PyPI 安装

我们还提供了 Flux 的预构建 wheel 包,如果所需的版本可用,您可以直接使用 pip 进行安装。目前我们为以下配置提供了 wheel 包:torch(2.4.0、2.5.0、2.6.0)、python(3.10、3.11)、cuda(12.4)。

# 确保已安装 PyTorch。
pip install byte-flux

自定义安装

源码安装的构建选项

  1. 添加 --nvshmem 以构建支持 NVSHMEM 的 Flux。这对于 MoE 内核至关重要。
  2. 如果您对 cmake 流程感到厌倦,可以将环境变量 FLUX_BUILD_SKIP_CMAKE 设置为 1,以跳过 cmake,前提是 build/CMakeCache.txt 已存在。
  3. 如果您想构建 wheel 包,请在构建命令中添加 --package。生成的 wheel 文件将位于 dist/ 目录下。

依赖项

Flux 依赖于 NCCLCUTLASS,它们位于 3rdparty/ 目录下,以及 NVSHMEM,后者可以通过 pip 安装。

  1. NCCL:由 git submodule 自动管理。
  2. NVSHMEM:建议您通过 pip install nvidia-nvshmem-cu12 安装 nvshmem;如果您想从源代码构建 nvshmem,可以从 https://developer.nvidia.com/nvshmem 下载。Flux 已在 nvshmem 3.2.5/3.3.9 上进行了测试。
  3. CUTLASS:Flux 利用 CUTLASS 生成高性能 GEMM 内核。我们目前使用 CUTLASS 4.0.0。

快速开始

以下是成功安装 Flux 后运行一些基本演示的命令。

# 仅 GEMM
python3 test/python/gemm_only/test_gemm_only.py 4096 12288 6144 --dtype=float16

# 全归约与 GEMM 融合(密集 MLP 第 0 层)
./launch.sh test/python/ag_gemm/test_ag_kernel.py 4096 49152 12288 --dtype=float16 --iters=10

# GEMM 与规约-散射融合(密集 MLP 第 1 层)
./launch.sh test/python/gemm_rs/test_gemm_rs.py 4096 12288 49152 --dtype=float16 --iters=10

# 全归约与分组 GEMM 融合(MoE MLP 第 0 层)
./launch.sh test/python/moe_ag_scatter/test_moe_ag.py

# 分组 GEMM 与规约-散射融合(MoE MLP 第 1 层)
./launch.sh test/python/moe_gather_rs/test_moe_gather_rs.py

您还可以查阅文档以获取更多详细信息!

许可证

Flux 项目采用 Apache License v2.0 许可证。

引用

如果您在科学出版物中使用 Flux,我们鼓励您在相关论文中添加以下参考文献:

@misc{chang2024flux,
      title={FLUX:通过内核融合实现 GPU 上快速软件级通信重叠},
      author={Li-Wen Chang、Wenlei Bao、Qi Hou、Chengquan Jiang、Ningxin Zheng、Yinmin Zhong、Xuanrun Zhang、Zuquan Song、Ziheng Jiang、Haibin Lin、Xin Jin、Xin Liu},
      year={2024},
      eprint={2406.06858},
      archivePrefix={arXiv},
      primaryClass={cs.LG}
}

@misc{zhang2025comet,
      title={Comet:面向专家混合模型的细粒度计算-通信重叠},
      author={Shulai Zhang、Ningxin Zheng、Haibin Lin、Ziheng Jiang、Wenlei Bao、Chengquan Jiang、Qi Hou、Weihao Cui、Size Zheng、Li-Wen Chang、Quan Chen 和 Xin Liu},
      year={2025},
      eprint={2502.19811},
      archivePrefix={arXiv},
      primaryClass={cs.DC}
}

参考资料

关于字节跳动 Seed 团队

字节跳动 Seed 团队成立于 2023 年,致力于打造业界最先进的人工智能基础模型。团队立志成为世界一流的研究团队,为科学与社会的进步作出重大贡献。

版本历史

v1.0.42024/10/30
v1.0.32024/09/18
v1.0.22024/07/25
v1.0.02024/07/24

常见问题

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