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nccl-tests 是一组用于测试和评估 NVIDIA Collective Communication Library (NCCL) 性能的工具集。每个工具都专注于测试不同的集体通信操作。以下是这些工具的解释、用途、计算公式、带宽计算逻辑和示例输出表格。
1. all_gather_perf
用途：测试 AllGather 操作的性能。AllGather 将每个进程的数据收集并在所有进程中形成完整的数据集。
计算公式：
带宽计算逻辑：
示例输出表格：
|
Process |
Input |
Output |
Time (ms) |
Bandwidth (GB/s) |
|
0 |
[1, 2] |
[1, 2, 3, 4] |
0.5 |
16.0 |
|
1 |
[3, 4] |
[1, 2, 3, 4] |
0.5 |
16.0 |
2. all_reduce_perf
用途：测试 AllReduce 操作的性能。AllReduce 将所有进程的数据进行归约操作，并将结果分发到所有进程。
计算公式：
带宽计算逻辑：
示例输出表格：
|
Process |
Input |
Output |
Time (ms) |
Bandwidth (GB/s) |
|
0 |
[1, 2] |
[5, 7] |
0.3 |
20.0 |
|
1 |
[4, 5] |
[5, 7] |
0.3 |
20.0 |
3. alltoall_perf
用途：测试 AllToAll 操作的性能。AllToAll 将每个进程的数据分发到所有其他进程。
计算公式：
带宽计算逻辑：
示例输出表格：
|
Process |
Input |
Output |
Time (ms) |
Bandwidth (GB/s) |
|
0 |
[1, 2] |
[3, 4] |
0.8 |
12.5 |
|
1 |
[3, 4] |
[1, 2] |
0.8 |
12.5 |
4. broadcast_perf
用途：测试 Broadcast 操作的性能。Broadcast 将一个进程的数据广播到所有其他进程。
计算公式：
带宽计算逻辑：
示例输出表格：
|
Process |
Input (Root) |
Output |
Time (ms) |
Bandwidth (GB/s) |
|
0 |
[1, 2, 3] |
[1, 2, 3] |
0.2 |
25.0 |
|
1 |
– |
[1, 2, 3] |
0.2 |
25.0 |
5. hypercube_perf
用途：测试基于超立方体拓扑结构的通信性能。这种拓扑可以在某些集群配置中优化通信。
计算公式：
根据具体实现，通常涉及多步的点对点通信。
带宽计算逻辑：
示例输出表格：
|
Process |
Data Transmitted |
Time (ms) |
Bandwidth (GB/s) |
|
0 |
100 MB |
0.4 |
250.0 |
|
1 |
100 MB |
0.4 |
250.0 |
6. reduce_perf
用途：测试 Reduce 操作的性能。Reduce 将所有进程的数据进行归约，结果保留在一个目标进程中。
计算公式：
带宽计算逻辑：
示例输出表格：
|
Process |
Input |
Output |
Time (ms) |
Bandwidth (GB/s) |
|
0 |
[1, 2] |
[5, 7] |
0.3 |
20.0 |
|
1 |
[4, 5] |
– |
0.3 |
20.0 |
7. reduce_scatter_perf
用途：测试 ReduceScatter 操作的性能。ReduceScatter 将所有进程的数据进行归约，并将结果分散到各个进程。
计算公式：
（每个进程只接收归约结果的一部分）
带宽计算逻辑：
示例输出表格：
|
Process |
Input |
Output |
Time (ms) |
Bandwidth (GB/s) |
|
0 |
[1, 2, 3, 4] |
[6, 8] |
0.6 |
16.7 |
|
1 |
[5, 6, 7, 8] |
[10, 12] |
0.6 |
16.7 |
8. scatter_perf
用途：测试 Scatter 操作的性能。Scatter 将一个进程的数据分发到所有其他进程。
计算公式：
带宽计算逻辑：
示例输出表格：
|
Process |
Input (Root) |
Output |
Time (ms) |
Bandwidth (GB/s) |
|
0 |
[1, 2, 3, 4] |
[1, 2] |
0.4 |
25.0 |
|
1 |
– |
[3, 4] |
0.4 |
25.0 |
9. sendrecv_perf
用途：测试点对点发送接收操作的性能。
计算公式：
带宽计算逻辑：
示例输出表格：
|
Process |
Data Sent |
Data Received |
Time (ms) |
Bandwidth (GB/s) |
|
0 |
50 MB |
50 MB |
0.5 |
100.0 |
|
1 |
50 MB |
50 MB |
0.5 |
100.0 |
这些工具帮助用户评估和优化多 GPU 系统中的通信性能，确保在不同的集体通信操作中获得最佳的带宽和延迟表现。
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