Add TensorFlow custom runtime for Kubeflow Trainer v2 with Volcano integration
Trainer v2에는 TensorFlow runtime이 기본 제공되지 않으므로 Custom ClusterTrainingRuntime을 생성하여 MultiWorkerMirroredStrategy 기반 분산학습을 지원한다. Pod hostname + Headless Service DNS로 TF_CONFIG를 자동 구성. Co-Authored-By: Claude Opus 4.6 <noreply@anthropic.com>
This commit is contained in:
commit
63fbcf8085
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@ -0,0 +1 @@
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.env
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@ -0,0 +1,211 @@
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# Kubeflow Trainer v2 - TensorFlow Custom Runtime
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Kubeflow Trainer v2에서 TensorFlow 분산학습을 위한 Custom ClusterTrainingRuntime 생성 및 Volcano 연동 가이드.
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## 배경
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Kubeflow Trainer v2 (v1alpha1)에는 다음 런타임만 기본 제공된다:
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| Runtime | Framework Label | mlPolicy 필드 | 엔트리포인트 주입 |
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|---------|----------------|---------------|-------------------|
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| torch-distributed | `torch` | `mlPolicy.torch` | torchrun + MASTER_ADDR/RANK 등 자동 설정 |
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| deepspeed-distributed | `deepspeed` | `mlPolicy.mpi` | MPI (OpenMPI) + SSH 자동 설정 |
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| mlx-distributed | `mlx` | `mlPolicy.mpi` | MPI (OpenMPI) + SSH 자동 설정 |
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| torchtune-* | `torchtune` | `mlPolicy.torch` | tune run + rdzv 자동 설정 |
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**TensorFlow runtime은 없다.** 따라서 Custom ClusterTrainingRuntime을 직접 생성해야 한다.
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## PyTorch vs TensorFlow Runtime 핵심 차이
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```
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
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│ PyTorch Runtime (built-in) │
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│ │
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│ mlPolicy.torch → 컨트롤러가 자동으로: │
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│ ├── torchrun 엔트리포인트 주입 │
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│ ├── MASTER_ADDR, MASTER_PORT 설정 │
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│ ├── RANK, LOCAL_RANK, WORLD_SIZE 설정 │
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│ └── rdzv (rendezvous) 자동 구성 │
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│ │
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│ → 학습 코드에서 분산환경 설정 불필요 │
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└─────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
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│ TensorFlow Runtime (custom) │
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│ │
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│ mlPolicy에 framework 없음 → 컨트롤러가 주입하는 것 없음 │
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│ │
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│ 학습 스크립트에서 자체 구성: │
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│ ├── Pod hostname 파싱 → TrainJob 이름, worker index 추출 │
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│ ├── Headless Service DNS로 worker 주소 목록 생성 │
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│ ├── TF_CONFIG 환경변수 자동 구성 │
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│ └── tf.distribute.MultiWorkerMirroredStrategy 사용 │
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||||
│ │
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||||
│ 필수 설정: │
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||||
│ ├── network.publishNotReadyAddresses: true (DNS 조기 해석) │
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||||
│ └── NUM_WORKERS 환경변수 = mlPolicy.numNodes │
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||||
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
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```
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||||
## TF_CONFIG 자동 구성 원리
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Trainer v2에서 TrainJob을 생성하면 내부적으로 JobSet이 만들어지고, 각 Pod은 예측 가능한 hostname을 갖는다:
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```
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Pod hostname 패턴: {trainjob-name}-node-{replica_index}-{completion_index}
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예시 (TrainJob: tf-distributed-training, numNodes: 2):
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Worker 0: tf-distributed-training-node-0-0
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Worker 1: tf-distributed-training-node-1-0
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||||
```
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||||
Headless Service DNS와 결합하면:
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||||
```
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||||
Worker 0: tf-distributed-training-node-0-0.tf-distributed-training.default.svc.cluster.local:12345
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||||
Worker 1: tf-distributed-training-node-1-0.tf-distributed-training.default.svc.cluster.local:12345
|
||||
```
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||||
학습 스크립트가 이를 파싱하여 자동으로 TF_CONFIG를 생성한다:
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||||
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||||
```json
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||||
{
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||||
"cluster": {
|
||||
"worker": [
|
||||
"tf-distributed-training-node-0-0.tf-distributed-training.default.svc.cluster.local:12345",
|
||||
"tf-distributed-training-node-1-0.tf-distributed-training.default.svc.cluster.local:12345"
|
||||
]
|
||||
},
|
||||
"task": {"type": "worker", "index": 0}
|
||||
}
|
||||
```
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||||
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||||
## 파일 구조
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||||
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||||
```
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.
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├── README.md # 이 문서
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||||
├── tensorflow-custom-runtime.yaml # TF Custom Runtime (기본, Volcano 미포함)
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||||
├── tensorflow-volcano-trainjob-integration.yaml # TF + Volcano 전체 통합 (ConfigMap + Queue + Runtime + TrainJob)
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||||
└── volcano-trainjob-integration.yaml # (참고) PyTorch + Volcano 통합 원본
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```
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||||
## 적용 방법
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### 1단계: 기본 TensorFlow Runtime만 적용
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Volcano 없이 기본 TF 런타임만 필요한 경우:
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||||
```bash
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||||
kubectl apply -f tensorflow-custom-runtime.yaml
|
||||
```
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||||
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||||
확인:
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||||
```bash
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||||
kubectl get clustertrainingruntime
|
||||
# tensorflow-distributed 가 목록에 나타나야 함
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||||
```
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||||
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||||
### 2단계: Volcano 연동 전체 적용
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||||
Volcano gang scheduling + 토폴로지 인식 스케줄링이 포함된 전체 버전:
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||||
```bash
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||||
# ConfigMap (학습 스크립트) + Queue + Runtime + TrainJob 한번에 적용
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||||
kubectl apply -f tensorflow-volcano-trainjob-integration.yaml
|
||||
```
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||||
|
||||
확인:
|
||||
```bash
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||||
# Runtime 확인
|
||||
kubectl get clustertrainingruntime tensorflow-distributed-volcano
|
||||
|
||||
# TrainJob 상태 확인
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||||
kubectl get trainjob tf-distributed-training
|
||||
|
||||
# Pod 상태 확인
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||||
kubectl get pods -l batch.kubernetes.io/job-name
|
||||
|
||||
# Volcano PodGroup 확인
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||||
kubectl get podgroup
|
||||
|
||||
# 로그 확인 (worker 0)
|
||||
kubectl logs -l batch.kubernetes.io/job-name=tf-distributed-training-node-0 -f
|
||||
```
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||||
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||||
### 3단계: TrainJob만 변경하여 재실행
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||||
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||||
Runtime은 유지하고 TrainJob만 변경할 경우:
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||||
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||||
```bash
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||||
# 기존 TrainJob 삭제
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||||
kubectl delete trainjob tf-distributed-training
|
||||
|
||||
# 수정 후 재적용
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||||
kubectl apply -f tensorflow-volcano-trainjob-integration.yaml
|
||||
```
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## 주의사항
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||||
### NUM_WORKERS와 numNodes 동기화
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||||
`NUM_WORKERS` 환경변수는 `mlPolicy.numNodes` (또는 TrainJob의 `trainer.numNodes`)와 **반드시 일치**해야 한다.
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||||
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||||
PyTorch runtime은 컨트롤러가 `WORLD_SIZE`를 자동 주입하지만, 커스텀 TF runtime은 이를 수동으로 관리해야 한다.
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||||
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||||
```yaml
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||||
# Runtime에서 기본값 설정
|
||||
spec:
|
||||
mlPolicy:
|
||||
numNodes: 2 # ← 이 값과
|
||||
...
|
||||
env:
|
||||
- name: NUM_WORKERS
|
||||
value: "2" # ← 이 값이 일치해야 함
|
||||
```
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||||
|
||||
TrainJob에서 numNodes를 오버라이드할 경우, env도 함께 오버라이드해야 한다:
|
||||
|
||||
```yaml
|
||||
apiVersion: trainer.kubeflow.org/v1alpha1
|
||||
kind: TrainJob
|
||||
spec:
|
||||
runtimeRef:
|
||||
name: tensorflow-distributed-volcano
|
||||
trainer:
|
||||
numNodes: 4 # 4노드로 변경
|
||||
env:
|
||||
- name: NUM_WORKERS
|
||||
value: "4" # 반드시 함께 변경
|
||||
```
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||||
|
||||
### InfiniBand 설정
|
||||
|
||||
클러스터에 InfiniBand가 없는 경우 다음 항목을 제거해야 한다:
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||||
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||||
```yaml
|
||||
# 제거 대상:
|
||||
metadata:
|
||||
annotations:
|
||||
k8s.v1.cni.cncf.io/networks: hostdevice-net # ← 제거
|
||||
|
||||
resources:
|
||||
requests:
|
||||
nvidia.com/hostdev: "2" # ← 제거
|
||||
limits:
|
||||
nvidia.com/hostdev: "2" # ← 제거
|
||||
```
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||||
|
||||
### network.publishNotReadyAddresses
|
||||
|
||||
TensorFlow의 `MultiWorkerMirroredStrategy`는 시작 시 모든 worker에 gRPC 연결을 시도한다. 모든 Pod이 Ready 상태가 되기 전에도 DNS가 해석되어야 하므로 이 설정이 **필수**다:
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||||
|
||||
```yaml
|
||||
spec:
|
||||
template:
|
||||
spec:
|
||||
network:
|
||||
publishNotReadyAddresses: true # 반드시 true
|
||||
```
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||||
|
||||
PyTorch runtime에서는 torchrun의 rdzv(rendezvous) 메커니즘이 이를 처리하므로 불필요하다.
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||||
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@ -0,0 +1,46 @@
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|||
# Kubeflow Trainer v2 - TensorFlow Custom ClusterTrainingRuntime
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||||
# Trainer v2에는 TensorFlow runtime이 기본 제공되지 않으므로 Custom Runtime으로 생성
|
||||
#
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||||
# 핵심 차이점:
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||||
# - PyTorch runtime: mlPolicy.torch 사용 → torchrun 자동 주입, MASTER_ADDR/RANK 등 자동 설정
|
||||
# - TensorFlow runtime (custom): mlPolicy에 framework 없음 → TF_CONFIG를 학습 스크립트에서 자체 구성
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||||
#
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||||
# TF_CONFIG 자동 구성 방식:
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||||
# 1. Pod hostname에서 TrainJob 이름과 replica index 추출
|
||||
# 2. Headless Service DNS를 이용한 worker 주소 목록 생성
|
||||
# 3. tf.distribute.MultiWorkerMirroredStrategy로 분산학습 실행
|
||||
|
||||
apiVersion: trainer.kubeflow.org/v1alpha1
|
||||
kind: ClusterTrainingRuntime
|
||||
metadata:
|
||||
name: tensorflow-distributed
|
||||
labels:
|
||||
trainer.kubeflow.org/framework: tensorflow
|
||||
spec:
|
||||
mlPolicy:
|
||||
numNodes: 1
|
||||
template:
|
||||
spec:
|
||||
network:
|
||||
publishNotReadyAddresses: true
|
||||
replicatedJobs:
|
||||
- name: node
|
||||
template:
|
||||
metadata:
|
||||
labels:
|
||||
trainer.kubeflow.org/trainjob-ancestor-step: trainer
|
||||
spec:
|
||||
template:
|
||||
spec:
|
||||
containers:
|
||||
- name: node
|
||||
image: tensorflow/tensorflow:2.16.1-gpu
|
||||
env:
|
||||
- name: NUM_WORKERS
|
||||
value: "1"
|
||||
- name: TF_WORKER_PORT
|
||||
value: "12345"
|
||||
- name: NAMESPACE
|
||||
valueFrom:
|
||||
fieldRef:
|
||||
fieldPath: metadata.namespace
|
||||
|
|
@ -0,0 +1,318 @@
|
|||
# Volcano <-> Kubeflow Trainer v2 TensorFlow Integration
|
||||
# Reference: https://www.kubeflow.org/docs/components/trainer/gang-scheduling/volcano/
|
||||
#
|
||||
# Trainer v2에는 TensorFlow runtime이 없으므로 Custom Runtime을 생성하여 사용
|
||||
# TF_CONFIG는 학습 스크립트에서 Pod hostname + Headless Service DNS로 자동 구성
|
||||
|
||||
---
|
||||
# 0. ConfigMap for TensorFlow training script (CNN + CIFAR-10 + MultiWorkerMirroredStrategy)
|
||||
apiVersion: v1
|
||||
kind: ConfigMap
|
||||
metadata:
|
||||
name: tf-training-scripts
|
||||
data:
|
||||
train_tf.py: |
|
||||
"""
|
||||
TensorFlow Distributed Training Example for Kubeflow Trainer v2
|
||||
- CNN (CIFAR-10) + MultiWorkerMirroredStrategy + NCCL
|
||||
- TF_CONFIG를 Pod hostname과 환경변수로 자동 구성
|
||||
"""
|
||||
import os
|
||||
import json
|
||||
import socket
|
||||
import re
|
||||
import tensorflow as tf
|
||||
import numpy as np
|
||||
|
||||
|
||||
def setup_tf_config():
|
||||
"""
|
||||
Kubeflow Trainer v2의 Pod 네이밍 규칙을 이용하여 TF_CONFIG를 자동 구성.
|
||||
|
||||
Pod hostname 패턴: {trainjob-name}-node-{replica_index}-{completion_index}
|
||||
Headless Service DNS: {hostname}.{trainjob-name}.{namespace}.svc.cluster.local
|
||||
|
||||
환경변수:
|
||||
- NUM_WORKERS: 총 워커 수 (runtime의 numNodes와 일치해야 함)
|
||||
- TF_WORKER_PORT: gRPC 통신 포트 (기본값: 12345)
|
||||
- NAMESPACE: Pod이 실행되는 namespace (Downward API)
|
||||
"""
|
||||
hostname = socket.gethostname()
|
||||
num_workers = int(os.environ.get('NUM_WORKERS', '1'))
|
||||
port = os.environ.get('TF_WORKER_PORT', '12345')
|
||||
namespace = os.environ.get('NAMESPACE', 'default')
|
||||
|
||||
# hostname에서 TrainJob 이름과 replica index 추출
|
||||
# 패턴: {trainjob-name}-node-{replica_index}-{completion_index}
|
||||
match = re.match(r'^(.+)-node-(\d+)-(\d+)$', hostname)
|
||||
if match:
|
||||
job_name = match.group(1)
|
||||
worker_index = int(match.group(2))
|
||||
else:
|
||||
print(f"[WARNING] Cannot parse hostname '{hostname}', using defaults")
|
||||
job_name = os.environ.get('TRAINJOB_NAME', 'unknown')
|
||||
worker_index = 0
|
||||
|
||||
# Headless Service DNS를 이용한 worker 주소 목록 생성
|
||||
workers = []
|
||||
for i in range(num_workers):
|
||||
worker_host = (
|
||||
f"{job_name}-node-{i}-0.{job_name}.{namespace}"
|
||||
f".svc.cluster.local:{port}"
|
||||
)
|
||||
workers.append(worker_host)
|
||||
|
||||
tf_config = {
|
||||
"cluster": {"worker": workers},
|
||||
"task": {"type": "worker", "index": worker_index}
|
||||
}
|
||||
|
||||
os.environ['TF_CONFIG'] = json.dumps(tf_config)
|
||||
print(f"[Worker {worker_index}/{num_workers}] hostname: {hostname}")
|
||||
print(f"[Worker {worker_index}/{num_workers}] TF_CONFIG:")
|
||||
print(json.dumps(tf_config, indent=2))
|
||||
|
||||
return worker_index, num_workers
|
||||
|
||||
|
||||
def build_model():
|
||||
"""CIFAR-10용 CNN 모델"""
|
||||
model = tf.keras.Sequential([
|
||||
tf.keras.layers.Conv2D(
|
||||
32, (3, 3), activation='relu', input_shape=(32, 32, 3)),
|
||||
tf.keras.layers.BatchNormalization(),
|
||||
tf.keras.layers.Conv2D(32, (3, 3), activation='relu'),
|
||||
tf.keras.layers.MaxPooling2D((2, 2)),
|
||||
tf.keras.layers.Dropout(0.25),
|
||||
|
||||
tf.keras.layers.Conv2D(64, (3, 3), activation='relu'),
|
||||
tf.keras.layers.BatchNormalization(),
|
||||
tf.keras.layers.Conv2D(64, (3, 3), activation='relu'),
|
||||
tf.keras.layers.MaxPooling2D((2, 2)),
|
||||
tf.keras.layers.Dropout(0.25),
|
||||
|
||||
tf.keras.layers.Flatten(),
|
||||
tf.keras.layers.Dense(512, activation='relu'),
|
||||
tf.keras.layers.BatchNormalization(),
|
||||
tf.keras.layers.Dropout(0.5),
|
||||
tf.keras.layers.Dense(10)
|
||||
])
|
||||
return model
|
||||
|
||||
|
||||
def main():
|
||||
worker_index, num_workers = setup_tf_config()
|
||||
|
||||
# MultiWorkerMirroredStrategy (GPU간 NCCL 통신)
|
||||
communication_options = tf.distribute.experimental.CommunicationOptions(
|
||||
implementation=tf.distribute.experimental.CommunicationImplementation.NCCL
|
||||
)
|
||||
strategy = tf.distribute.MultiWorkerMirroredStrategy(
|
||||
communication_options=communication_options
|
||||
)
|
||||
|
||||
print(f"[Worker {worker_index}] num_replicas_in_sync: "
|
||||
f"{strategy.num_replicas_in_sync}")
|
||||
|
||||
# CIFAR-10 데이터셋 로드
|
||||
(x_train, y_train), (x_test, y_test) = (
|
||||
tf.keras.datasets.cifar10.load_data()
|
||||
)
|
||||
x_train = x_train.astype('float32') / 255.0
|
||||
x_test = x_test.astype('float32') / 255.0
|
||||
|
||||
# 배치 크기 설정
|
||||
BATCH_SIZE_PER_REPLICA = 64
|
||||
GLOBAL_BATCH_SIZE = (
|
||||
BATCH_SIZE_PER_REPLICA * strategy.num_replicas_in_sync
|
||||
)
|
||||
|
||||
# tf.data.Dataset 생성
|
||||
train_dataset = tf.data.Dataset.from_tensor_slices(
|
||||
(x_train, y_train)
|
||||
).shuffle(50000).batch(GLOBAL_BATCH_SIZE).prefetch(tf.data.AUTOTUNE)
|
||||
|
||||
test_dataset = tf.data.Dataset.from_tensor_slices(
|
||||
(x_test, y_test)
|
||||
).batch(GLOBAL_BATCH_SIZE).prefetch(tf.data.AUTOTUNE)
|
||||
|
||||
# Strategy scope 내에서 모델 생성 및 컴파일
|
||||
with strategy.scope():
|
||||
model = build_model()
|
||||
model.compile(
|
||||
optimizer=tf.keras.optimizers.Adam(learning_rate=0.001),
|
||||
loss=tf.keras.losses.SparseCategoricalCrossentropy(
|
||||
from_logits=True),
|
||||
metrics=['accuracy']
|
||||
)
|
||||
|
||||
# 학습
|
||||
EPOCHS = int(os.environ.get('EPOCHS', '10'))
|
||||
verbose = 2 if worker_index == 0 else 0
|
||||
|
||||
callbacks = []
|
||||
if worker_index == 0:
|
||||
callbacks.append(
|
||||
tf.keras.callbacks.TensorBoard(log_dir='/workspace/logs')
|
||||
)
|
||||
|
||||
model.fit(
|
||||
train_dataset,
|
||||
epochs=EPOCHS,
|
||||
validation_data=test_dataset,
|
||||
verbose=verbose,
|
||||
callbacks=callbacks
|
||||
)
|
||||
|
||||
# 평가 (worker 0만 출력)
|
||||
if worker_index == 0:
|
||||
loss, accuracy = model.evaluate(test_dataset, verbose=2)
|
||||
print(f"\n===== Final Results =====")
|
||||
print(f"Test Loss: {loss:.4f}")
|
||||
print(f"Test Accuracy: {accuracy:.4f}")
|
||||
print(f"=========================")
|
||||
|
||||
|
||||
if __name__ == '__main__':
|
||||
main()
|
||||
|
||||
---
|
||||
# 1. Volcano Queue for training workloads
|
||||
# Queue는 리소스 할당 단위. capability는 클러스터 실제 용량에 맞게 조정 필요.
|
||||
apiVersion: scheduling.volcano.sh/v1beta1
|
||||
kind: Queue
|
||||
metadata:
|
||||
name: training-queue
|
||||
spec:
|
||||
weight: 1
|
||||
reclaimable: true
|
||||
capability:
|
||||
# 클러스터 리소스에 맞게 조정
|
||||
cpu: "100"
|
||||
memory: "512Gi"
|
||||
nvidia.com/gpu: "24"
|
||||
nvidia.com/hostdev: "6"
|
||||
|
||||
---
|
||||
# 2. TensorFlow Custom ClusterTrainingRuntime with Volcano gang scheduling
|
||||
#
|
||||
# PyTorch runtime과의 핵심 차이:
|
||||
# - mlPolicy에 torch/mpi 필드 없음 → 컨트롤러가 torchrun/MPI 주입하지 않음
|
||||
# - network.publishNotReadyAddresses: true → Pod간 DNS 조기 해석 가능
|
||||
# - TF_CONFIG는 학습 스크립트에서 hostname + Headless Service DNS로 자동 구성
|
||||
# - NUM_WORKERS 환경변수가 numNodes와 반드시 일치해야 함
|
||||
apiVersion: trainer.kubeflow.org/v1alpha1
|
||||
kind: ClusterTrainingRuntime
|
||||
metadata:
|
||||
name: tensorflow-distributed-volcano
|
||||
labels:
|
||||
trainer.kubeflow.org/framework: tensorflow
|
||||
spec:
|
||||
mlPolicy:
|
||||
numNodes: 2
|
||||
# Volcano gang scheduling 활성화 - PodGroup 자동 생성
|
||||
podGroupPolicy:
|
||||
volcano:
|
||||
networkTopology:
|
||||
mode: hard
|
||||
highestTierAllowed: 1
|
||||
template:
|
||||
metadata:
|
||||
annotations:
|
||||
# Queue 지정 (runtime level)
|
||||
scheduling.volcano.sh/queue-name: training-queue
|
||||
spec:
|
||||
network:
|
||||
# TensorFlow MultiWorkerMirroredStrategy가 gRPC로 통신하므로
|
||||
# 모든 Pod이 Ready 전에도 DNS 해석 가능해야 함
|
||||
publishNotReadyAddresses: true
|
||||
replicatedJobs:
|
||||
- name: node
|
||||
template:
|
||||
metadata:
|
||||
labels:
|
||||
trainer.kubeflow.org/trainjob-ancestor-step: trainer
|
||||
spec:
|
||||
template:
|
||||
metadata:
|
||||
annotations:
|
||||
# InfiniBand CNI (클러스터에 InfiniBand가 없으면 이 줄 제거)
|
||||
k8s.v1.cni.cncf.io/networks: hostdevice-net
|
||||
spec:
|
||||
containers:
|
||||
- name: node
|
||||
image: nvcr.io/nvidia/tensorflow:24.03-tf2-py3
|
||||
securityContext:
|
||||
privileged: true
|
||||
capabilities:
|
||||
add:
|
||||
- IPC_LOCK
|
||||
env:
|
||||
# --- NCCL 설정 (TF MultiWorkerMirroredStrategy + NCCL backend) ---
|
||||
- name: NCCL_DEBUG
|
||||
value: "INFO"
|
||||
- name: NCCL_DEBUG_SUBSYS
|
||||
value: "INIT,NET,IB"
|
||||
- name: NCCL_IB_DISABLE
|
||||
value: "0"
|
||||
- name: NCCL_SOCKET_IFNAME
|
||||
value: "net"
|
||||
# --- TF_CONFIG 자동 구성용 환경변수 ---
|
||||
# NUM_WORKERS는 mlPolicy.numNodes와 반드시 일치해야 함
|
||||
- name: NUM_WORKERS
|
||||
value: "2"
|
||||
- name: TF_WORKER_PORT
|
||||
value: "12345"
|
||||
- name: NAMESPACE
|
||||
valueFrom:
|
||||
fieldRef:
|
||||
fieldPath: metadata.namespace
|
||||
# 학습 에포크 수
|
||||
- name: EPOCHS
|
||||
value: "10"
|
||||
resources:
|
||||
requests:
|
||||
nvidia.com/gpu: "8"
|
||||
nvidia.com/hostdev: "2"
|
||||
limits:
|
||||
nvidia.com/gpu: "8"
|
||||
nvidia.com/hostdev: "2"
|
||||
volumeMounts:
|
||||
- name: shared-memory
|
||||
mountPath: /dev/shm
|
||||
- name: training-scripts
|
||||
mountPath: /workspace/scripts
|
||||
volumes:
|
||||
- name: shared-memory
|
||||
emptyDir:
|
||||
medium: Memory
|
||||
sizeLimit: 128Gi
|
||||
- name: training-scripts
|
||||
configMap:
|
||||
name: tf-training-scripts
|
||||
defaultMode: 0755
|
||||
|
||||
---
|
||||
# 3. Example TrainJob (TensorFlow 2노드 분산학습)
|
||||
# podGroupPolicy, env, volumes, command 등은 runtime에서 상속됨
|
||||
apiVersion: trainer.kubeflow.org/v1alpha1
|
||||
kind: TrainJob
|
||||
metadata:
|
||||
name: tf-distributed-training
|
||||
namespace: default
|
||||
spec:
|
||||
runtimeRef:
|
||||
name: tensorflow-distributed-volcano
|
||||
trainer:
|
||||
image: nvcr.io/nvidia/tensorflow:24.03-tf2-py3
|
||||
command:
|
||||
- python
|
||||
- /workspace/scripts/train_tf.py
|
||||
numNodes: 2
|
||||
resourcesPerNode:
|
||||
requests:
|
||||
nvidia.com/gpu: "8"
|
||||
nvidia.com/hostdev: "2"
|
||||
limits:
|
||||
nvidia.com/gpu: "8"
|
||||
nvidia.com/hostdev: "2"
|
||||
|
|
@ -0,0 +1,392 @@
|
|||
# Volcano <-> Kubeflow Trainer Integration Configuration Sample
|
||||
# Reference: https://www.kubeflow.org/docs/components/trainer/gang-scheduling/volcano/
|
||||
|
||||
---
|
||||
# 0. ConfigMap for test training script (VGG11 + CIFAR10 + NCCL)
|
||||
apiVersion: v1
|
||||
kind: ConfigMap
|
||||
metadata:
|
||||
name: training-scripts
|
||||
data:
|
||||
train_nccl.py: |
|
||||
import os
|
||||
import time
|
||||
import torch
|
||||
import argparse
|
||||
import torch.distributed as dist
|
||||
import torch.multiprocessing as mp
|
||||
from torch.optim.lr_scheduler import StepLR
|
||||
|
||||
# for dataset
|
||||
from torchvision.datasets.cifar import CIFAR10
|
||||
import torchvision.transforms as tfs
|
||||
from torch.utils.data import DataLoader
|
||||
from torch.utils.data.distributed import DistributedSampler
|
||||
|
||||
# for model
|
||||
from torchvision.models import vgg11
|
||||
from torch.nn.parallel import DistributedDataParallel as DDP
|
||||
|
||||
import numpy as np
|
||||
import random
|
||||
import datetime
|
||||
|
||||
|
||||
def set_random_seeds(random_seed=0):
|
||||
torch.manual_seed(random_seed)
|
||||
torch.backends.cudnn.deterministic = True
|
||||
torch.backends.cudnn.benchmark = False
|
||||
np.random.seed(random_seed)
|
||||
random.seed(random_seed)
|
||||
|
||||
|
||||
def get_args_parser():
|
||||
parser = argparse.ArgumentParser(add_help=False)
|
||||
parser.add_argument('--lr', type=float, default=0.01)
|
||||
parser.add_argument('--epoch', type=int, default=90)
|
||||
parser.add_argument('--batch_size', type=int, default=1200)
|
||||
parser.add_argument('--global_rank', type=int, default=0)
|
||||
parser.add_argument('--vis_step', type=int, default=10)
|
||||
parser.add_argument('--num_workers', type=int, default=24)
|
||||
parser.add_argument("--local_rank", type=int,
|
||||
help="Local rank. Necessary for using the torch.distributed.launch utility.")
|
||||
parser.add_argument('--world_size', type=int, default=0)
|
||||
parser.add_argument('--port', type=int, default=2022)
|
||||
parser.add_argument('--root', type=str, default='data')
|
||||
parser.add_argument('--start_epoch', type=int, default=0)
|
||||
parser.add_argument('--save_path', type=str, default='./save')
|
||||
parser.add_argument('--save_file_name', type=str, default='vgg_cifar')
|
||||
return parser
|
||||
|
||||
|
||||
def main(opts):
|
||||
# 1. set random seeds
|
||||
set_random_seeds(random_seed=0)
|
||||
|
||||
# 2. initialization
|
||||
init_for_distributed(opts)
|
||||
|
||||
# 3. visdom
|
||||
vis = None
|
||||
|
||||
# 4. data set
|
||||
transform_train = tfs.Compose([
|
||||
tfs.Resize(256),
|
||||
tfs.RandomCrop(224),
|
||||
tfs.RandomHorizontalFlip(),
|
||||
tfs.ToTensor(),
|
||||
tfs.Normalize(mean=(0.4914, 0.4822, 0.4465),
|
||||
std=(0.2023, 0.1994, 0.2010)),
|
||||
])
|
||||
|
||||
transform_test = tfs.Compose([
|
||||
tfs.Resize(256),
|
||||
tfs.CenterCrop(224),
|
||||
tfs.ToTensor(),
|
||||
tfs.Normalize(mean=(0.4914, 0.4822, 0.4465),
|
||||
std=(0.2023, 0.1994, 0.2010)),
|
||||
])
|
||||
|
||||
train_set = CIFAR10(root=opts.root,
|
||||
train=True,
|
||||
transform=transform_train,
|
||||
download=True)
|
||||
|
||||
test_set = CIFAR10(root=opts.root,
|
||||
train=False,
|
||||
transform=transform_test,
|
||||
download=True)
|
||||
|
||||
train_sampler = DistributedSampler(dataset=train_set, shuffle=True)
|
||||
test_sampler = DistributedSampler(dataset=test_set, shuffle=False)
|
||||
|
||||
train_loader = DataLoader(dataset=train_set,
|
||||
batch_size=int(opts.batch_size / opts.world_size),
|
||||
shuffle=False,
|
||||
num_workers=int(opts.num_workers / opts.world_size),
|
||||
sampler=train_sampler,
|
||||
pin_memory=True)
|
||||
|
||||
test_loader = DataLoader(dataset=test_set,
|
||||
batch_size=int(opts.batch_size / opts.world_size),
|
||||
shuffle=False,
|
||||
num_workers=int(opts.num_workers / opts.world_size),
|
||||
sampler=test_sampler,
|
||||
pin_memory=True)
|
||||
|
||||
# 5. model
|
||||
model = vgg11(pretrained=False)
|
||||
model = model.cuda(opts.local_rank)
|
||||
model = DDP(module=model,
|
||||
device_ids=[opts.local_rank])
|
||||
|
||||
# 6. criterion
|
||||
criterion = torch.nn.CrossEntropyLoss().to(opts.local_rank)
|
||||
|
||||
# 7. optimizer
|
||||
optimizer = torch.optim.SGD(params=model.parameters(),
|
||||
lr=0.01,
|
||||
weight_decay=0.0005,
|
||||
momentum=0.9)
|
||||
|
||||
# 8. scheduler
|
||||
scheduler = StepLR(optimizer=optimizer,
|
||||
step_size=30,
|
||||
gamma=0.1)
|
||||
|
||||
if opts.start_epoch != 0:
|
||||
|
||||
checkpoint = torch.load(os.path.join(opts.save_path, opts.save_file_name) + '.{}.pth.tar'
|
||||
.format(opts.start_epoch - 1),
|
||||
map_location=torch.device('cuda:{}'.format(opts.local_rank)))
|
||||
model.load_state_dict(checkpoint['model_state_dict'])
|
||||
optimizer.load_state_dict(checkpoint['optimizer_state_dict'])
|
||||
scheduler.load_state_dict(checkpoint['scheduler_state_dict'])
|
||||
if opts.global_rank == 0:
|
||||
print('\nLoaded checkpoint from epoch %d.\n' % (int(opts.start_epoch) - 1))
|
||||
|
||||
for epoch in range(opts.start_epoch, opts.epoch):
|
||||
|
||||
# 9. train
|
||||
tic = time.time()
|
||||
model.train()
|
||||
train_sampler.set_epoch(epoch)
|
||||
|
||||
for i, (images, labels) in enumerate(train_loader):
|
||||
images = images.to(opts.local_rank)
|
||||
labels = labels.to(opts.local_rank)
|
||||
outputs = model(images)
|
||||
|
||||
# ----------- update -----------
|
||||
optimizer.zero_grad()
|
||||
loss = criterion(outputs, labels)
|
||||
loss.backward()
|
||||
optimizer.step()
|
||||
|
||||
# get lr
|
||||
for param_group in optimizer.param_groups:
|
||||
lr = param_group['lr']
|
||||
|
||||
# time
|
||||
toc = time.time()
|
||||
|
||||
# visualization
|
||||
if (i % opts.vis_step == 0 or i == len(train_loader) - 1):
|
||||
print('GPU[{0}] Epoch [{1}/{2}], Iter [{3}/{4}], Loss: {5:.4f}, LR: {6:.5f}, Time: {7:.2f}'.format(opts.global_rank,
|
||||
epoch,
|
||||
opts.epoch,
|
||||
i,
|
||||
len(train_loader),
|
||||
loss.item(),
|
||||
lr,
|
||||
toc - tic))
|
||||
|
||||
# save pth file
|
||||
if opts.local_rank == 0:
|
||||
if not os.path.exists(opts.save_path):
|
||||
os.mkdir(opts.save_path)
|
||||
|
||||
checkpoint = {'epoch': epoch,
|
||||
'model_state_dict': model.state_dict(),
|
||||
'optimizer_state_dict': optimizer.state_dict(),
|
||||
'scheduler_state_dict': scheduler.state_dict()}
|
||||
|
||||
torch.save(checkpoint, os.path.join(opts.save_path, opts.save_file_name + '.{}.pth.tar'.format(epoch)))
|
||||
print("save pth.tar {} epoch!".format(epoch))
|
||||
|
||||
# 10. test
|
||||
model.eval()
|
||||
|
||||
val_avg_loss = 0
|
||||
correct_top1 = 0
|
||||
correct_top5 = 0
|
||||
total = 0
|
||||
|
||||
with torch.no_grad():
|
||||
for i, (images, labels) in enumerate(test_loader):
|
||||
images = images.to(opts.local_rank)
|
||||
labels = labels.to(opts.local_rank)
|
||||
outputs = model(images)
|
||||
loss = criterion(outputs, labels)
|
||||
val_avg_loss += loss.item()
|
||||
# rank 1
|
||||
_, pred = torch.max(outputs, 1)
|
||||
total += labels.size(0)
|
||||
correct_top1 += (pred == labels).sum().item()
|
||||
|
||||
# rank 5
|
||||
_, rank5 = outputs.topk(5, 1, True, True)
|
||||
rank5 = rank5.t()
|
||||
correct5 = rank5.eq(labels.view(1, -1).expand_as(rank5))
|
||||
|
||||
for k in range(5):
|
||||
correct_k = correct5[:k+1].reshape(-1).float().sum(0, keepdim=True)
|
||||
correct_top5 += correct_k.item()
|
||||
|
||||
accuracy_top1 = correct_top1 / total
|
||||
accuracy_top5 = correct_top5 / total
|
||||
|
||||
val_avg_loss = val_avg_loss / len(test_loader)
|
||||
|
||||
print("top-1 percentage : {0:0.3f}%".format(correct_top1 / total * 100))
|
||||
print("top-5 percentage : {0:0.3f}%".format(correct_top5 / total * 100))
|
||||
scheduler.step()
|
||||
|
||||
return 0
|
||||
|
||||
|
||||
def init_for_distributed(opts):
|
||||
|
||||
# 1. setting for distributed training
|
||||
opts.global_rank = int(os.environ['RANK'])
|
||||
opts.local_rank = int(os.environ['LOCAL_RANK'])
|
||||
opts.world_size = int(os.environ['WORLD_SIZE'])
|
||||
torch.cuda.set_device(opts.local_rank)
|
||||
if opts.global_rank is not None and opts.local_rank is not None:
|
||||
print("Use GPU: [{}/{}] for training".format(opts.global_rank, opts.local_rank))
|
||||
|
||||
# 2. init_process_group
|
||||
dist.init_process_group(
|
||||
backend="nccl",
|
||||
rank=opts.global_rank,
|
||||
world_size=opts.world_size,
|
||||
device_id=torch.device(f"cuda:{opts.local_rank}"),
|
||||
timeout=datetime.timedelta(seconds=60)
|
||||
)
|
||||
|
||||
return
|
||||
|
||||
|
||||
if __name__ == '__main__':
|
||||
|
||||
parser = argparse.ArgumentParser('vgg11 cifar training', parents=[get_args_parser()])
|
||||
opts = parser.parse_args()
|
||||
main(opts)
|
||||
|
||||
---
|
||||
# 1. Volcano Queue for training workloads
|
||||
# Queue는 리소스 할당 단위. capability는 클러스터 실제 용량에 맞게 조정 필요.
|
||||
apiVersion: scheduling.volcano.sh/v1beta1
|
||||
kind: Queue
|
||||
metadata:
|
||||
name: training-queue
|
||||
spec:
|
||||
weight: 1
|
||||
reclaimable: true
|
||||
capability:
|
||||
# 3노드 x GPU 8장 = 24, hostdev 2개 = 6
|
||||
cpu: "100"
|
||||
memory: "512Gi"
|
||||
nvidia.com/gpu: "24"
|
||||
nvidia.com/hostdev: "6"
|
||||
|
||||
---
|
||||
# 2. ClusterTrainingRuntime with Volcano gang scheduling + topology-aware scheduling
|
||||
# podGroupPolicy.volcano를 사용하면 PodGroup이 자동 생성됨 (수동 생성 불필요)
|
||||
# MASTER_ADDR / MASTER_PORT는 Kubeflow Trainer torch runtime이 자동 설정 (torchrun rdzv)
|
||||
apiVersion: trainer.kubeflow.org/v1alpha1
|
||||
kind: ClusterTrainingRuntime
|
||||
metadata:
|
||||
name: torch-distributed-volcano
|
||||
labels:
|
||||
trainer.kubeflow.org/framework: torch
|
||||
spec:
|
||||
mlPolicy:
|
||||
torch:
|
||||
numProcPerNode: 8
|
||||
numNodes: 2
|
||||
# Volcano gang scheduling 활성화 - PodGroup 자동 생성
|
||||
podGroupPolicy:
|
||||
volcano:
|
||||
networkTopology:
|
||||
mode: hard
|
||||
highestTierAllowed: 1
|
||||
template:
|
||||
metadata:
|
||||
annotations:
|
||||
# Queue 지정 (runtime level)
|
||||
scheduling.volcano.sh/queue-name: training-queue
|
||||
spec:
|
||||
replicatedJobs:
|
||||
- name: node
|
||||
template:
|
||||
metadata:
|
||||
labels:
|
||||
trainer.kubeflow.org/trainjob-ancestor-step: trainer
|
||||
spec:
|
||||
template:
|
||||
metadata:
|
||||
annotations:
|
||||
# InfiniBand CNI
|
||||
k8s.v1.cni.cncf.io/networks: hostdevice-net
|
||||
spec:
|
||||
containers:
|
||||
- name: node
|
||||
image: nvcr.io/nvidia/pytorch:24.10-py3
|
||||
securityContext:
|
||||
privileged: true
|
||||
capabilities:
|
||||
add:
|
||||
- IPC_LOCK
|
||||
env:
|
||||
- name: NCCL_DEBUG
|
||||
value: "INFO"
|
||||
- name: NCCL_DEBUG_SUBSYS
|
||||
value: "INIT,NET,IB"
|
||||
- name: NCCL_IB_DISABLE
|
||||
value: "0"
|
||||
- name: NCCL_SOCKET_IFNAME
|
||||
value: "net"
|
||||
resources:
|
||||
requests:
|
||||
nvidia.com/gpu: "8"
|
||||
nvidia.com/hostdev: "2"
|
||||
limits:
|
||||
nvidia.com/gpu: "8"
|
||||
nvidia.com/hostdev: "2"
|
||||
volumeMounts:
|
||||
- name: shared-memory
|
||||
mountPath: /dev/shm
|
||||
- name: cifar-data
|
||||
mountPath: /workspace/data/cifar-10-batches-py
|
||||
- name: training-scripts
|
||||
mountPath: /workspace/scripts
|
||||
volumes:
|
||||
- name: shared-memory
|
||||
emptyDir:
|
||||
medium: Memory
|
||||
sizeLimit: 128Gi
|
||||
- name: cifar-data
|
||||
hostPath:
|
||||
path: /home/ubuntu/cifar-10-batches-py
|
||||
type: Directory
|
||||
- name: training-scripts
|
||||
configMap:
|
||||
name: training-scripts
|
||||
defaultMode: 0755
|
||||
|
||||
---
|
||||
# 3. Example TrainJob (테스트용 - 2노드 분산학습)
|
||||
# podGroupPolicy, env, volumes, command 등은 runtime에서 상속됨
|
||||
apiVersion: trainer.kubeflow.org/v1alpha1
|
||||
kind: TrainJob
|
||||
metadata:
|
||||
name: example-distributed-training
|
||||
namespace: default
|
||||
spec:
|
||||
runtimeRef:
|
||||
name: torch-distributed-volcano
|
||||
trainer:
|
||||
image: nvcr.io/nvidia/pytorch:24.10-py3
|
||||
command:
|
||||
- torchrun
|
||||
- /workspace/scripts/train_nccl.py
|
||||
numNodes: 2
|
||||
resourcesPerNode:
|
||||
requests:
|
||||
nvidia.com/gpu: "8"
|
||||
nvidia.com/hostdev: "2"
|
||||
limits:
|
||||
nvidia.com/gpu: "8"
|
||||
nvidia.com/hostdev: "2"
|
||||
|
||||
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