NVIDIA GPU助力騰訊PCG加速無(wú)量推薦系統(tǒng)

案例簡(jiǎn)介

? 本案例中通過(guò)使用 NVIDIA GPU 加速平臺(tái)，騰訊平臺(tái)與內(nèi)容事業(yè)群（PCG）深度學(xué)習(xí)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了”無(wú)量推薦系統(tǒng)”模型訓(xùn)練到在線推理的全流程GPU加速，整體效能性價(jià)比提升1~3倍。

? 本案例主要應(yīng)用到 NVIDIA A100 Tensor Core GPU以及相關(guān)軟件的加速平臺(tái)。

客戶簡(jiǎn)介及應(yīng)用背景

無(wú)量推薦系統(tǒng)承載著騰訊平臺(tái)與內(nèi)容事業(yè)群的推薦場(chǎng)景， 包括： 騰訊看點(diǎn)（瀏覽器，QQ看點(diǎn)，商業(yè)化），騰訊新聞，騰訊視頻， 騰訊音樂(lè)，閱文，應(yīng)用寶，小鵝拼拼等。無(wú)量推薦系統(tǒng)支持日活躍用戶達(dá)數(shù)億級(jí)別， 其中的模型數(shù)量達(dá)數(shù)千個(gè)，日均調(diào)用服務(wù)達(dá)到千億級(jí)別。

無(wú)量推薦系統(tǒng)在模型訓(xùn)練和推理都能夠進(jìn)行海量Embedding和DNN模型的GPU計(jì)算， 是目前業(yè)界領(lǐng)先的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

客戶挑戰(zhàn)

傳統(tǒng)推薦系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)： 訓(xùn)練是基于參數(shù)服務(wù)器的框架，解決海量數(shù)據(jù)和稀疏特征的分布式訓(xùn)練問(wèn)題。推理通常分離大規(guī)模Embedding和DNN，只能進(jìn)行DNN的GPU加速。

所以，傳統(tǒng)的推薦系統(tǒng)架構(gòu)也具有局限性：

大規(guī)模分布式架構(gòu)有大量的額外開銷，比如參數(shù)和梯度的網(wǎng)絡(luò)收發(fā)。

隨著DNN模型復(fù)雜性的的進(jìn)一步提升，CPU的計(jì)算速度開始捉襟見肘。

隨著業(yè)務(wù)的快速增長(zhǎng)，日活用戶增多，對(duì)其調(diào)用數(shù)量快速增加，給推薦系統(tǒng)后臺(tái)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)：

1， 模型更加復(fù)雜，計(jì)算量更大，但是參數(shù)服務(wù)器的分布式架構(gòu)有效計(jì)算比很低。

2， 海量Embedding因?yàn)橐?guī)模龐大，查詢和聚合計(jì)算難以有效利用GPU高性能顯存和算力的優(yōu)勢(shì)。

應(yīng)用方案

基于以上的挑戰(zhàn)， 騰訊選擇使用基于NVIDIA A100 Tensor Core GPU的分布式系統(tǒng)架構(gòu)來(lái)創(chuàng)建無(wú)量推薦系統(tǒng)。

1， 通過(guò)多級(jí)存儲(chǔ)和Pipeline優(yōu)化，在HPC上完成大規(guī)模推薦模型的GPU的高性能訓(xùn)練。

2， 基于特征訪問(wèn)Power-law分布的特性，GPU緩存高頻特征參數(shù)，同時(shí)從CPU中動(dòng)態(tài)獲取低頻特征參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模推薦模型完整的GPU端到端模型推理。

使用效果及影響

騰訊平臺(tái)與內(nèi)容事業(yè)群有多種類型的推薦業(yè)務(wù)場(chǎng)景。比如信息流推薦的QQ瀏覽器、QQ看點(diǎn)，新聞推薦的騰訊新聞，視頻推薦的騰訊視頻、微視，App推薦的應(yīng)用寶，以及騰訊音樂(lè)的音樂(lè)推薦和閱文集團(tuán)的文學(xué)推薦。

無(wú)量推薦系統(tǒng)承載了這些推薦業(yè)務(wù)場(chǎng)景的模型訓(xùn)練和推理服務(wù)?；趥鹘y(tǒng)的推薦系統(tǒng)架構(gòu)，無(wú)量使用大量CPU資源，通過(guò)分布式架構(gòu)可以擴(kuò)展到TB級(jí)模型的訓(xùn)練和部署，取得了巨大的成功。

隨著業(yè)務(wù)的快速增長(zhǎng)，日活用戶增多，對(duì)其調(diào)用數(shù)量快速增加，傳統(tǒng)架構(gòu)局限性限制了推薦系統(tǒng)的架構(gòu)擴(kuò)展和性能提升。

通過(guò)使用GPU訓(xùn)練和推理，單機(jī)多卡的GPU算力可以達(dá)到數(shù)十臺(tái)CPU機(jī)器的算力，節(jié)省了大量的額外分布式開銷。通過(guò)充分利用A100 GPU高性能顯存快速訪問(wèn)Embedding，以及并行算力處理DNN推理，單張A100 GPU可以在相同的延遲下推理10倍于CPU的打分樣本。

目前基于GPU的推薦架構(gòu)可以提升模型訓(xùn)練和推理性價(jià)比1~3倍。

展望未來(lái)，無(wú)量推薦系統(tǒng)將不斷優(yōu)化推薦模型在GPU上的應(yīng)用，利用HPC多機(jī)多卡，混合精度等能力，進(jìn)一步提高推薦場(chǎng)景使用GPU的性價(jià)比。

審核編輯：郭婷