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[RFC]: HyperOffload动态图场景自动优化
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上游 issue 正文
### 背景与目标描述.
在大模型的训练与推理过程中,随着网络规模和节点数量的持续增长,显存占用逐渐成为系统性能与可扩展性的主要瓶颈。单纯依赖扩充设备侧显存来缓解该问题,不仅成本高昂,也难以满足长期演进需求。为此,我们引入了 HyperOffload 功能,通过对计算图执行序列进行深度分析,结合节点间的数据依赖关系,对部分权重参数及中间计算结果进行智能卸载与预加载调度,从而有效降低网络运行过程中的显存峰值占用。
与此同时,HyperOffload 通过对数据迁移时机进行精细化调度,最大程度减少主机与设备之间数据传输对计算性能带来的影响。该特性的核心目标是在尽可能保持计算性能无损的前提下,显著降低模型的显存需求,从而提升模型运行的整体性价比与部署灵活性。
当前,HyperOffload 功能仅支持在具备全局视角的静态图场景下启用;对于动态图场景,由于缺乏完整的全局执行与数据依赖信息,尚无法充分发挥 HyperOffload 的优化能力。本次特性旨在通过对动态图执行过程进行 trace,获取节点使用关系的详细信息,从而构建近似的全局视角,并在此基础上使能 HyperOffload 的全局显存优化能力。
### 建议的方案.
整体方案分为两个阶段:
WarmUp 阶段:
通常对应网络运行的第一个 Step。在该阶段需要首先保证网络能够稳定运行而不发生 OOM,同时通过 trace 机制采集动态图执行过程中的关键信息,包括生成对应的 ANF 图以及完整的执行序列,为后续分析提供基础数据。
Stable 阶段:
在获得执行序列和 ANF 图后,对其进行深入分析,自动识别需要进行卸载优化的节点,并生成相应的卸载与预加载策略。该策略将反馈给动态图基础框架,由基础框架据此对执行流程进行重新规划,动态插入卸载、加载以及异步流相关的节点,从而实现显存占用的全局优化。
整体流程如下:

针对这个流程,需要将目前的HyperOffloadOptimizer的代码解耦出来(目前的HyperOffloadOptimizer是绑定在静态图KernelGraph上面的),整体解耦后的流程如下:

### 涉及到的对外API
该特性需要添加新的对外API,目前暂定的API规格如下(后续需要进一步评审)
```python
from mindspore._c_expression import OffloadManager
net = Net()
net.auto_offload()
...
manager.analyse() # Trace code end and enable hyperoffload
```
### 测试验证
可以在动态图任意网络或者用例上使能该功能,结果正确,显存降低即可通过验证。
### 期望的反馈时间.
2026/3/30
### CC List.
@zh_qh @liangzhibo @luochao60 @huangyi
### 其他补充信息.
该特性已穿刺流程,验证效果为主。接口相关的设计需要后续进一步讨论。
### Before submitting a new issue...
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