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Executar o código JAX em frações do pod de TPU

Depois de executar o código JAX em uma única placa de TPU, é possível escalonar verticalmente o código executando-o em uma fração do pod de TPU. As frações do pod de TPU são várias placas de TPU conectadas entre si por conexões de rede dedicadas de alta velocidade. Este documento é uma introdução à execução do código JAX nas frações do pod de TPU. Para informações mais detalhadas, consulte Como usar o JAX em ambientes com vários hosts e processos.

Se você quiser usar o NFS montado para armazenamento de dados, defina o Login do SO para todas as VMs de TPU na fração do pod. Para mais informações, consulte Como usar um NFS para armazenar dados.

Configurar o ambiente

No Cloud Shell, execute o seguinte comando para garantir que você está executando a versão atual do gcloud:
```
$ gcloud components update
```
Se você precisar instalar gcloud, use o seguinte comando:
```
$ sudo apt install -y google-cloud-sdk
```

Crie algumas variáveis de ambiente:

$ export TPU_NAME=tpu-name
$ export ZONE=us-central2-b
$ export RUNTIME_VERSION=tpu-ubuntu2204-base
$ export ACCELERATOR_TYPE=v4-32

Criar uma fração do pod de TPU

Antes de executar os comandos neste documento, verifique se você seguiu as instruções em Configurar uma conta e um projeto do Cloud TPU. Execute os comandos a seguir na máquina local.

Crie uma fração do pod de TPU usando o comando gcloud. Por exemplo, para criar uma fração de pod v4-32, use o seguinte comando:

$ gcloud compute tpus tpu-vm create ${TPU_NAME}  \
  --zone=${ZONE} \
  --accelerator-type=${ACCELERATOR_TYPE}  \
  --version=${RUNTIME_VERSION}

Instalar o JAX na fração do pod

Depois de criar a fração do pod de TPU, é necessário instalar o JAX em todos os hosts nessa fração. É possível instalar o JAX em todos os hosts com um único comando usando a opção --worker=all:

  gcloud compute tpus tpu-vm ssh ${TPU_NAME} \
  --zone=${ZONE} \
  --worker=all \
  --command="pip install \
  --upgrade 'jax[tpu]>0.3.0' \
  -f https://storage.googleapis.com/jax-releases/libtpu_releases.html"

Executar o código JAX na fração do pod

Para executar o código JAX em uma fatia do pod de TPU, é preciso executar o código em cada host na fração do pod de TPU. A chamada jax.device_count() para de responder até ser chamada em cada host no slice do pod. O exemplo a seguir ilustra como executar um cálculo de JAX em uma fração do Pod de TPU.

Preparar o código

Você precisa da versão gcloud >= 344.0.0 (para o comando scp). Use gcloud --version para verificar a versão do gcloud. execute gcloud components upgrade, se necessário.

Crie um arquivo chamado example.py com o seguinte código:

# The following code snippet will be run on all TPU hosts
import jax

# The total number of TPU cores in the Pod
device_count = jax.device_count()

# The number of TPU cores attached to this host
local_device_count = jax.local_device_count()

# The psum is performed over all mapped devices across the Pod
xs = jax.numpy.ones(jax.local_device_count())
r = jax.pmap(lambda x: jax.lax.psum(x, 'i'), axis_name='i')(xs)

# Print from a single host to avoid duplicated output
if jax.process_index() == 0:
    print('global device count:', jax.device_count())
    print('local device count:', jax.local_device_count())
    print('pmap result:', r)

Copie `example.py` para todas as VMs de worker de TPU na fração do pod.

$ gcloud compute tpus tpu-vm scp example.py ${TPU_NAME} \
  --worker=all \
  --zone=${ZONE}

Se você não usou o comando scp antes, talvez veja uma semelhante a este:

ERROR: (gcloud.alpha.compute.tpus.tpu-vm.scp) SSH Key is not present in the SSH
agent. Please run `ssh-add /.../.ssh/google_compute_engine` to add it, and try
again.

Para resolver o erro, execute o comando ssh-add conforme exibido na e execute o comando novamente.

Executar o código na fração do pod

Inicie o programa example.py em todas as VMs:

$ gcloud compute tpus tpu-vm ssh ${TPU_NAME} \
  --zone=${ZONE} \
  --worker=all \
  --command="python3 example.py"

Saída (produzida com uma fração do pod v4-32):

global device count: 16
local device count: 4
pmap result: [16. 16. 16. 16.]

Limpar

Quando terminar de usar a VM de TPU, siga estas etapas para limpar os recursos.

Desconecte-se da instância do Compute Engine, caso ainda não tenha feito isso:
```
(vm)$ exit
```
Agora, o prompt precisa ser username@projectname, mostrando que você está no Cloud Shell.

Exclua os recursos do Cloud TPU e do Compute Engine.

$ gcloud compute tpus tpu-vm delete ${TPU_NAME} \
  --zone=${ZONE}

Execute gcloud compute tpus execution-groups list para verificar se os recursos foram excluídos. A exclusão pode levar vários minutos. A saída do comando a seguir não pode incluir nenhum dos recursos criados neste tutorial:
```
$ gcloud compute tpus tpu-vm list --zone=${ZONE}
```