文章摘要
随着大模型训练规模向万卡集群、万亿参数级迈进,显存资源的瓶颈问题日益凸显。尤其是MoE架构的普及,虽然推动了模型参数规模的突破,但也带来了显存尖峰的致命隐患——当某个微批次的token集中涌向少数专家

随着大模型训练规模向万卡集群、万亿参数级迈进,显存资源的瓶颈问题日益凸显。尤其是MoE架构的普及,虽然推动了模型参数规模的突破,但也带来了显存尖峰的致命隐患——当某个微批次的token集中涌向少数专家时,激活显存会瞬间飙升,导致单卡OOM,整个分布式训练任务中断,此前的数百步训练成果付诸东流。

传统的缓解手段如重计算、激活卸载都依赖静态配置,存在明显的两难困境:激进配置在平稳阶段能维持较高的计算利用率,但遇到显存尖峰必然崩溃,一次冷重启就需要284秒;而保守的全层重计算配置虽能避免OOM,却会将计算利用率降至24.6%,算力长期闲置。

针对这一痛点,清华大学翟季冬教授团队提出了运行时自适应的显存管理方案——八卦炉2(BaGuaLu-2),相关论文已被SC26会议录用。这套方案无需修改任何配置,也不需要终止任务,而是在MoE门控计算完成后、专家计算开始前的关键窗口,根据当前真实的负载状况实时决策,让不同算子选择保存、重计算或卸载策略,将显存峰值严格控制在设备上限以内。

在万卡智算中心的实测中,团队验证了从128张海光DCU到12288张,模型参数从188B到1.04万亿的全规模性能。相比现有主流方案,平均吞吐提升了1.14倍(已计入OOM重启损失);在12288卡规模下,总吞吐达到2.012 EFLOPS,平均计算利用率(MFU)为32.9%,最高可达35%。

核心设计思路

这套方案的核心设计分为三个层面:首先是可扩展的激活显存成本模型,将保存、重计算、卸载操作统一纳入成本估算,同时考量显存收益和时间开销,多模型多配置下预测误差仅1.56%;其次是算子级的自适应供给策略,决策点精准落在MoE计算的关键窗口,针对不同算子选择最小预算的策略组合,排除冗余操作;最后是双批次融合的动态规划调度,利用流水线空隙交错执行额外计算,将决策开销控制在10毫秒以内,几乎不影响整体吞吐效率。

性能验证与消融实验

通过消融实验验证,方案的各模块均有明确收益:细粒度激活策略带来1.16倍提升,动态管理再增加到1.22倍,重叠调度最终实现1.38倍的整体性能增益。

开源与使用说明

目前,八卦炉2的核心代码已开源,包含激活显存分析模型、调度器集成的激活卸载与回载等模块。项目提供了适配样例和中立评测基准,支持零配置使用,方便集成到现有训练流水线,欢迎开发者提交Issue和PR参与共建。代码仓库地址为:GitHub - thu-pacman/BaGuaLu

研发团队

八卦炉2由清华大学翟季冬教授团队主导,联合清程极智、北京科技大学及独立研究者共同研发,团队致力于大模型训练和推理系统的开源共建,旗下还有赤兔推理引擎等项目,相关评测技术也已应用于智算中心的能耗控制领域。

完整论文可查阅:https://arxiv.org/abs/2610.23064

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