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[Feature]: Support `Parameter.register_forward_hook(forward_hook)`

mindspore/mindspore#ID8WOO·9071·Python·279 天未动·2 条评论·上游最近活跃 ·池内状态:可认领
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综合评分

上游 issue 正文

## 背景描述 根据 RFC #ICR9X7,静态图需支持HSDP(Hierarchical Sharded Data Parallelism),为此,静态图中的`class Parameter`需提供注册正向`hsdp_forward_hook`与反向`hsdp_grad_hook`的能力。其中: 1. **正向Hook(`hsdp_forward_hook`)**: 作用于`local parameter`,通过内部的`AllGather`操作,将其转换为`global parameter`,用于参与网络前向计算。 2. **反向Hook(`hsdp_grad_hook`)**:作用于`global parameter`的梯度,通过内部的`ReduceScatter`操作,将`global parameter`的梯度转换为对应的`local parameter`的梯度。 上述 Hook 中还可集成更多自定义逻辑。例如,在 `hsdp_grad_hook` 中,可在梯度送入优化器前实现梯度累积等策略。 ## 设计思路 ### 需求分析 1. **反向Hook支持**:对于`hsdp_grad_hook`,MindSpore当前已提供`Tensor.register_hook`接口对任意Tensor/Parameter的梯度注册Hook的能力。 > 图模式下,`Tensor.register_hook` 能力 与 `InsertGradientOf` 算子等价 2. **正向Hook支持**:对于`hsdp_forward_hook`,MindSpore当前**缺乏为Parameter注册正向Hook的机制**,因此需新增该能力。 ### 基本功能 为满足上述需求,`Parameter`类将新增如下接口: ```python def register_forward_hook(self, forward_hook) ``` > **术语约定**: > > * HSDP语境中的正/反向Hook分别记为:`hsdp_forward_hook`/`hsdp_grad_hook`。 > > * `Parameter.register_forward_hook`接口所注册的正向Hook记为`forward_hook`。 在Mindspore静态图进行语义分析阶段,当识别到某个变量为Parameter时,对其应用已注册的`forward_hook`。 该机制实现原理简洁,此处不再赘述。 ### 应用于 Zero1/Zero2/Zero3 结合 `register_forward_hook` 与现有 `Tensor.register_hook`,可统一支持 Zero1/Zero2/Zero3 的 HSDP 实现。 1. **正向Hook实现** `hsdp_forward_hook`不参与反向传播,因此可以将其封装为一个自定义`nn.Cell`,并在`bprop`中透传梯度: ```python class ForwardHookNet(Cell): def __init__(self, hsdp_forward_hook) -> None: super().__init__() self.hsdp_forward_hook = hsdp_forward_hook def construct(self, param): return self.hsdp_forward_hook(param) def bprop(self, param, out, dout): return (dout,) ``` 2. **反向Hook实现** `hsdp_grad_hook`的语义等价于为`global parameter`应用`global_parameter.register_hook(hsdp_grad_hook)`,因此只需在 `hsdp_forward_hook` 输出的 `global parameter` 上插入该算子即可。 3. **整合示例** 结合两者,核心使用方式如下: ```python def get_forward_hook(hsdp_forward_hook, hsdp_grad_hook): class HsdpForwardHookNet(Cell): def __init__(self, hsdp_forward_hook) -> None: super().__init__()…
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