KGNN 整體訓(xùn)練流程

解決方案：英特爾傲騰持久內(nèi)存助力 KGNN 的實(shí)現(xiàn)

由于 KGNN 平臺(tái)需要對(duì)于大量快速變化的超大規(guī)模圖片進(jìn)行實(shí)時(shí)訓(xùn)練，因此對(duì)于異構(gòu)圖存儲(chǔ)層的讀寫采樣能力以及數(shù)據(jù)吞吐能力提出了極高的要求，傳統(tǒng)解決方案是使用高性能的DRAM 內(nèi)存來(lái)拓展異構(gòu)圖存儲(chǔ)，滿足讀寫采樣對(duì)于性能的要求。但是，企業(yè)級(jí) DRAM 內(nèi)存的單條容量往往只有 32 GB， 再加上服務(wù)器的內(nèi)存擴(kuò)展插槽的限制，單機(jī)服務(wù)器可擴(kuò)展內(nèi)存的最大容量受到極大限制。如果要滿足對(duì)超大規(guī)模動(dòng)態(tài)圖的處理需求，需要對(duì)圖進(jìn)行大量分片，不僅影響訓(xùn)練性能，也會(huì)限制多機(jī)擴(kuò)展性。同時(shí)，由于動(dòng)態(tài)全局帶權(quán)負(fù)采樣管理、動(dòng)態(tài)高階負(fù)采樣等復(fù)雜算法會(huì)針對(duì)各種實(shí)例進(jìn)行很多低效操作，對(duì)性能造成比較大影響，導(dǎo)致這些算法難以實(shí)現(xiàn)。

使用英特爾傲騰持久內(nèi)存來(lái)替代傳統(tǒng)的 DRAM 內(nèi)存可以解決上述挑戰(zhàn)。英特爾傲騰持久內(nèi)存提供了融合高速、高性價(jià)比、大容量、持久數(shù)據(jù)保護(hù)、高級(jí)加密等優(yōu)勢(shì)于一體的內(nèi)存選項(xiàng)。不同于傳統(tǒng)的 DRAM 內(nèi)存，它集大容量、經(jīng)濟(jì)性和持久性于一身，讀寫帶寬比 NVMe 設(shè)備高數(shù)倍，并大幅降低了延時(shí)問(wèn)題。

英特爾傲騰持久內(nèi)存提供了兩種不同的操作模式：內(nèi)存模式（Memory Mode）和應(yīng)用直接訪問(wèn)模式（App DirectMode）。在內(nèi)存模式中，它與普通的易失性（非持久性）系統(tǒng)存儲(chǔ)器完全一樣，但成本更低，能在保持系統(tǒng)預(yù)算的同時(shí)實(shí)現(xiàn)更高容量。英特爾傲騰持久內(nèi)存模塊的容量有 128 GB、256 GB 和 512GB 幾個(gè)版本，遠(yuǎn)超 DRAM 內(nèi)存，能夠在單臺(tái)服務(wù)器中提供TB 級(jí)別的內(nèi)存總?cè)萘俊?/p>

快手 KGNN 平臺(tái)使用了英特爾傲騰持久內(nèi)存的 App Direct 模式，在這種模式下，應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)會(huì)有兩種可用的內(nèi)存。系統(tǒng)將決定是從 DRAM 還是英特爾傲騰持久內(nèi)存中寫入或讀取數(shù)據(jù)。要求最低延遲且不需要永久數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的操作可以在 DRAM 上執(zhí)行，必須長(zhǎng)期保留的大型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)將由英特爾傲騰持久內(nèi)存進(jìn)行存儲(chǔ)。在此模式下，即使系統(tǒng)關(guān)閉電源，數(shù)據(jù)仍保留在內(nèi)存中。

快手 KGNN 平臺(tái)的異構(gòu)圖存儲(chǔ)層針對(duì)英特爾傲騰持久內(nèi)存進(jìn)行了針對(duì)性優(yōu)化，能夠提供更高性能的讀寫采樣以及利用非易失性特征提供快速恢復(fù)等高可用能力，提高了整體流程的吞吐和穩(wěn)定性。

基于英特爾傲騰持久內(nèi)存的 KGNN 平臺(tái)架構(gòu)

英特爾傲騰持久內(nèi)存化解了存儲(chǔ)性能與容量的瓶頸，能夠以 2 臺(tái)服務(wù)器提供 4TB 的容量，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)規(guī)模 10 億級(jí)別、邊規(guī)模百億級(jí)別的大規(guī)模實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖的處理，減少分圖，從而支持處理更復(fù)雜的算法，獲取更好的推薦效果。

此外，高階采樣在分布式情況下需要處理各種異常情況，代碼復(fù)雜度高，容易出錯(cuò)，而且如果出現(xiàn)異常，則會(huì)對(duì)流水線化執(zhí)行造成沖擊。此外，英特爾傲騰持久內(nèi)存下高階采樣的不同階段之間可以并行化，而分布式情況下一般只能等每一跳結(jié)束后才能進(jìn)入下一輪。在實(shí)際業(yè)務(wù)圖復(fù)雜的情況下，英特爾傲騰持久內(nèi)存預(yù)估會(huì)有至少 5-10 倍的性能提升。

在穩(wěn)定性與可用性方面，針對(duì)大規(guī)模實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖訓(xùn)練過(guò)程，一旦某些分片因?yàn)殄礄C(jī)而自動(dòng)停止訓(xùn)練，就必須等待所有分片重啟，從而會(huì)損失大量訓(xùn)練實(shí)時(shí)精度。盡管可以通過(guò) Check Point（校驗(yàn)點(diǎn)）機(jī)制來(lái)挽回部分損失，但是重啟會(huì)導(dǎo)致整體多分片必須退回到同一個(gè) Check Point，其終端恢復(fù)的時(shí)間預(yù)計(jì)會(huì)高達(dá) 12 小時(shí)。在線學(xué)習(xí)場(chǎng)景下，一旦出現(xiàn)此類可用性問(wèn)題，快手還需要讓訓(xùn)練消費(fèi)回退，防止出現(xiàn)訓(xùn)練穿越的問(wèn)題，這使得在線學(xué)習(xí)的效果損失非常大。

英特爾傲騰持久內(nèi)存可以減少分片，同時(shí)其具備持久內(nèi)存的特性，在宕機(jī)之后數(shù)據(jù)不會(huì)消失，從而將恢復(fù)時(shí)間從 12 小時(shí)降低到 2 分鐘，恢復(fù)時(shí)間減少 99% 以上。

效果：更高性能、更低 TCO、更高可用性

得益于英特爾傲騰持久內(nèi)存的卓越特性，快手 KGNN 平臺(tái)的性能實(shí)現(xiàn)了顯著提升，能夠更有效地應(yīng)對(duì)算法推薦應(yīng)用所帶來(lái)的挑戰(zhàn)：

1、提升實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖處理的性能：英特爾傲騰持久內(nèi)存提供了更大的單機(jī)存儲(chǔ)容量，能夠顯著降低超大實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖分片所帶來(lái)的性能影響。測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，英特爾傲騰持久內(nèi)存可帶來(lái)立竿見影的性能提升，同時(shí)也能支持更多復(fù)雜算法。

2、降低算法推薦系統(tǒng) TCO：與 DRAM 內(nèi)存相比，同等容量的英特爾傲騰持久內(nèi)存采購(gòu)價(jià)格更低。此外，英特爾傲騰持久內(nèi)存提供有更高的單模塊容量，使得快手可以大幅降低實(shí)現(xiàn)TB 級(jí)存儲(chǔ)容量所需要的服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，顯著節(jié)省 TCO。

3、故障恢復(fù)時(shí)間更低：基于英特爾傲騰持久內(nèi)存的快手KGNN 平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了更低的恢復(fù)時(shí)間，這有利于快手提升 KGNN 平臺(tái)的穩(wěn)定性與可用性，降低運(yùn)維負(fù)擔(dān)。

展望：生態(tài)助力數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘

快手 KGNN 的選型與優(yōu)化實(shí)踐證明，英特爾傲騰持久內(nèi)存能夠在內(nèi)存容量要求高的場(chǎng)景中扮演重要角色，在單位成本內(nèi)提供更有競(jìng)爭(zhēng)力的性能。目前，快手 KGNN 還在繼續(xù)迭代中， 進(jìn)一步推動(dòng)在英特爾傲騰持久內(nèi)存方面的應(yīng)用探索，應(yīng)對(duì)推薦場(chǎng)景給算法、算力等帶來(lái)的挑戰(zhàn)。

除了英特爾傲騰持久內(nèi)存之外，英特爾還將與快手在技術(shù)、產(chǎn)品、應(yīng)用和生態(tài)建設(shè)等多個(gè)層面開展合作，共同驗(yàn)證前沿硬件及軟件技術(shù)在用戶推薦等場(chǎng)景中的落地與優(yōu)化。雙方將基于端到端的數(shù)據(jù)分析與人工智能解決方案，挖掘海量數(shù)據(jù)中蘊(yùn)藏的價(jià)值，驅(qū)動(dòng)大數(shù)據(jù)分析和人工智能創(chuàng)新，為用戶帶來(lái)更加個(gè)性化、智慧化的應(yīng)用體驗(yàn)。

崔歡歡