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上游 issue 正文
### 背景与目标描述.
DataLoader承担着 数据加载(将存储中的数据读取至内存中)、数据预处理(预处理算子变换)、组batch 能力,当前是与训练进程同一进程中,通过多子进程并发的方式进行工作的。
具体部署形态如下图如示:

1. dataset拉起子进程进行数据处理,处理完之后的数据返回给主进程中;
2. 主进程中使用dataset数据进行 1F1B 训练。
此种工作方式,在单模态场景下,数据处理比较简单的场景下是可以的,满足性能要求。但是对于多模态、海量数据场景,文本、音频、图像、视频多种类数据同时进行加载、处理,其复杂度越来越大,需要的CPU资源也越来越多,会出现当前节点CPU/NPU资源不够用,数据处理耗时变多的问题(表现为其数据处理耗时不能隐藏到到1F1B训练中),导致端到端训练耗时增加。
当前DataLoader相关能力可参考:[MindSpore提供DataLoader兼容接口](https://gitee.com/mindspore/mindspore/issues/ICZED9)
故:一种可行的方式是将 DataLoader 集群化部署,将其分布式化运行于单独的数据处理集群中,而训练进程中仅是 DataLoader Client,负责从分布式DataLoader通过 RPC 读取数据到 训练进程。部署图如下图所示:

1. DataLoader集群:分布式DataLoader部署于该集群中,占用整个集群的CPU/NPU资源进行分布式数据加载、预处理,处理完之后的结果缓存在该集群中,该集群早于训练集群启动;
2. 训练集群:用于分布式训练,其中的dataset client向DataLoader集群发送请求,获取数据,并用于网络的1F1B训练。
### 建议的方案.
基于以上的思考,同时保证灵活性、易用性,分布式DataLoader集群能力需要具备以下基础能力:
1. 支持用户自定义随机访问的数据集加载类;
2. 读取存储于OBS / 共享存储 上全量数据集;
3. 在原有DataLoader脚本中添加代码即可实现分布式,保证易用性;
4. 一套脚本,通过不同启动命令即支持合并部署(DataLoader集群与训练集群属于同一集群),也支持分离部署(DataLoader集群与训练集群属于不同集群)。
下面针对以上几点能力要求,一一展开说明。
#### 1. 支持用户自定义随机访问的数据集加载类
- 单一数据集处理方式举例如下:

- 多个数据集合并举例

#### 2. 读取存储于OBS/共享存储上全量数据集

以上全量数据集,可以使得用户自定义数据集类访问全量数据,即:通过 ```__getitem__``` 随机访问,可以获取数据中任意一个样本。
#### 3. 原有DataLoader脚本添加代码即可实现分布式

上图左侧是原有DataLoader加载脚本,右侧是分布式DataLoader能力,通过添加红色字段,即可实现原有DataLoader分布式集群能力。其中:```distributed_dataset = ds.DistributedDataLoader(source=dataset, …)``` 可以表述为分布式DataLoader,```for data in distributed_dataset:``` 可以表述为 dataset client。
#### 4. 一套脚本,通过不同启动命令即支持合并部署,也支持分离部署
-…
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