很多工程师对于大语言模型(如ChatGPT)训练和推理过程中硬件性能，如CPU, GPU, NVMe SSD（或者存储系统）以及网络的到底需要具备什么样的要求，以及这些硬件设备厂家在开发和测试中需要用到哪些底层测试、诊断和分析工具感兴趣，今天我们就来简单谈一下这方面的内容。

1.硬件性能要求

a) GPU:

• 高计算能力：需要大量的CUDA核心和高时钟速度

• 大容量显存：通常需要数十GB（如40G, 80G）的HBM3/HBM3e内存

• 高内存带宽：以支持快速数据访问

b) CPU:

• 高核心数：用于数据预处理和任务调度

• 高时钟速度：处理串行任务

• 大容量内存：支持数据缓存和中间结果存储

c) NVMe SSD或网络存储:

• 高读写速度：快速加载和存储大量训练数据

• 大容量：存储庞大的训练数据集和模型检查点

• 低延迟：减少I/O等待时间

• 高带宽：支持节点间快速数据传输

• 低延迟：减少通信开销

设备厂商在开发和测试硬件时可能会使用以下工具：

a) GPU相关（以NVIDIA为例，其它GPU卡类似）:

• NVIDIA Visual Profiler (nvvp)：分析GPU性能瓶颈

• NVIDIA Nsight Systems：系统级性能分析

• NVIDIA CUDA-memcheck：检测内存错误

• NVIDIA DCGM (Data Center GPU Manager)：监控GPU健康状态和性能

• 第三方工具，如SerialTek公司PCIe 协 议分析仪用于问题诊断；Quarch公司模拟主板故障的工具主动给GPU导入异常和故障；模拟主板给GPU供电不稳的工具；以及实时监控功耗的工具等等

• Intel VTune Profiler：分析CPU性能和热点

• perf：Linux性能分析工具

• Valgrind：内存调试和性能分析

• 第三方工具，如SerialTek公司PCIe协议分析仪用于问题诊断；Quarch模拟主板故障的工具主动给CPU导入异常和故障；实时监控功耗的工具；以及Saniffer公司的CPU压力工具等等

• fio (Flexible I/O Tester)：测试存储系统性能

• iostat：监控I/O性能

• blktrace：跟踪块设备I/O

• 第三方工具，如SerialTek公司PCIe/NVMe协议分析仪用于问题诊断；SanBlaze对于SSD进行协议、性能、功能、可靠性测试的专业研发测试设备；Quarch模拟热插拔和故障注入的工具主动给SSD导入异常和故障；电压拉偏工具；以及实时监控功耗的工具等等

• iperf：测试网络带宽

• netperf：网络性能基准测试

• tcpdump：网络数据包分析

• 第三方工具，如Saniffer公司的100GE协议分析仪用于问题诊断；Quarch模拟网络链路不稳、链路注入故障，call pull线缆插拔，多路径测试测试工具等等

• htop：实时系统监控

• nmon：系统性能监控

• sysstat：系统性能数据收集

• MLPerf：机器学习性能基准测试套件

• CUDA Toolkit：包含各种CUDA开发和分析工具

a) 热管理：

• 使用Fluke这类热成像相机和温度传感器监控硬件温度

• 压力测试工具来评估散热系统效能

• 使用精密功率计测量不同负载下的功耗

• NVIDIA SMI (nvidia-smi)：监控GPU功耗

• 第三方工具，Quarch实时监控和回溯分析功耗（电压、电流、功耗）以及sideband边带信号，以及可以实时对于GPU进行上、下电的工具等等

• 长时间运行稳定性测试

• 模拟各种故障情况的容错性测试

• 第三方的各种主动注入故障的工具Quarch，如针对CPU, GPU, SSD和网络的工具

• 测试不同硬件组件之间的兼容性

• SerialTek公司PCIe总线分析工具

• 开发模拟大规模训练负载的工具

• 分布式系统监控和调试工具

此外，由于大语言模型的快速发展，硬件厂商可能需要不断调整他们的测试和开发策略，以适应新的模型架构和训练方法带来的挑战。

我们后面的文章将针对大模型训练和推理过程中CPU,GPU和SSD的碰到的各种问题场景，通过列举一些常见的场景，来简单看一下SerialTek PCIe分析仪日常可以协助解决哪些类型的问题。

如果你有其任何关于PCIe5&6.0, CXL, NVMe, NAND, DDR5/LPDDR5以及UFS测试方面的我问题想咨询，请添加点击左下角“阅读原文”留言，或者saniffer公众号留言，致电021-50807071 / 13127856862，sales@saniffer.com。