op融合
原始方法:
痛点:多次读取、写入显存。
解决:中间结果不保存,1个kernel顺序算完多个操作。
反向传播时用到这些中间结果要求导,怎么办?
答:类似activation checkpointing,重新计算一遍。
通过矩阵的分块计算:1. 达到了融合多个操作,减少了IO加快了速度;2. 消除了句子长度平方项矩阵,减少了显存占用。
计算步骤
K、V是外循环,Q、O是内循环。
1.1
1.2
1.3
2.1
2.2
2.3
S的softmax怎么办
为了不让e^x溢出,safe_softmax的做法是,分子分母同时除以e^m,m为最大的x:
每次重新做归一化即可:
l和m占用显存非常小。
原文算法:
M/4d里的4怎么来的?
SharedMemory里,只需要保存4个子矩阵:Q、K、V、O。(S*V可以用乘加来跳过中间结果矩阵的存储。但是S矩阵不需要占空间吗?)IO分析:
原始方法,读写几次Q、K、V、O矩阵,复杂度是O(Nd);读写各1次S矩阵,复杂度是O(N^2)。
FlastAttention,K、V矩阵大小是Nd,SharedMemory大小是M,则外层循环次数是Nd/M;内存循环读写Q、O矩阵,矩阵大小是O(Nd);总的读写复杂度是:前者*后者=O(Nd/M*Nd)=O(N^2*d^2/M)
因为,Multi-head attention里,一般d是64或128,M一般是100KB,因此d^2/M远小于1,因此,FlashAttention的复杂度远小于原始方法。
FlashAttention-2
第3条,说明训练时,也要加Mask的,句子里,靠前面的token的Q,不能和靠后面token的K和V进行计算。