NVIDIA GPU助力腾讯PCG加速无量推荐系统

　　案例简介

　　• 本案例中通过使用 NVIDIA GPU 加速平台，腾讯平台与内容事业群（PCG）深度学习平台实现了”无量推荐系统”模型训练到在线推理的全流程GPU加速，整体效能性价比提升1~3倍。

　　• 本案例主要应用到 NVIDIA A100 Tensor Core GPU以及相关软件的加速平台。

　　客户简介及应用背景

　　无量推荐系统承载着腾讯平台与内容事业群的推荐场景， 包括： 腾讯看点（浏览器，QQ看点，商业化），腾讯新闻，腾讯视频， 腾讯音乐，阅文，应用宝，小鹅拼拼等。无量推荐系统支持日活跃用户达数亿级别， 其中的模型数量达数千个，日均调用服务达到千亿级别。

　　无量推荐系统在模型训练和推理都能够进行海量Embedding和DNN模型的GPU计算， 是目前业界领先的体系结构设计。

　　客户挑战

　　传统推荐系统具有以下特点： 训练是基于参数服务器的框架，解决海量数据和稀疏特征的分布式训练问题。推理通常分离大规模Embedding和DNN，只能进行DNN的GPU加速。

　　所以，传统的推荐系统架构也具有局限性：

　　大规模分布式架构有大量的额外开销，比如参数和梯度的网络收发。

　　随着DNN模型复杂性的的进一步提升，CPU的计算速度开始捉襟见肘。

　　随着业务的快速增长，日活用户增多，对其调用数量快速增加，给推荐系统后台带来了新的挑战：

　　1， 模型更加复杂，计算量更大，但是参数服务器的分布式架构有效计算比很低。

　　2， 海量Embedding因为规模庞大，查询和聚合计算难以有效利用GPU高性能显存和算力的优势。

　　应用方案

　　基于以上的挑战， 腾讯选择使用基于NVIDIA A100 Tensor Core GPU的分布式系统架构来创建无量推荐系统。

　　1， 通过多级存储和Pipeline优化，在HPC上完成大规模推荐模型的GPU的高性能训练。

　　2， 基于特征访问Power-law分布的特性，GPU缓存高频特征参数，同时从CPU中动态获取低频特征参数，实现了大规模推荐模型完整的GPU端到端模型推理。

　　使用效果及影响

　　腾讯平台与内容事业群有多种类型的推荐业务场景。比如信息流推荐的QQ浏览器、QQ看点，新闻推荐的腾讯新闻，视频推荐的腾讯视频、微视，App推荐的应用宝，以及腾讯音乐的音乐推荐和阅文集团的文学推荐。

　　无量推荐系统承载了这些推荐业务场景的模型训练和推理服务。基于传统的推荐系统架构，无量使用大量CPU资源，通过分布式架构可以扩展到TB级模型的训练和部署，取得了巨大的成功。

　　随着业务的快速增长，日活用户增多，对其调用数量快速增加，传统架构局限性限制了推荐系统的架构扩展和性能提升。

　　通过使用GPU训练和推理，单机多卡的GPU算力可以达到数十台CPU机器的算力，节省了大量的额外分布式开销。通过充分利用A100 GPU高性能显存快速访问Embedding，以及并行算力处理DNN推理，单张A100 GPU可以在相同的延迟下推理10倍于CPU的打分样本。

　　目前基于GPU的推荐架构可以提升模型训练和推理性价比1~3倍。

　　展望未来，无量推荐系统将不断优化推荐模型在GPU上的应用，利用HPC多机多卡，混合精度等能力，进一步提高推荐场景使用GPU的性价比。

　　审核编辑：郭婷