ZeRO 显存优化
通过分片优化器状态、梯度和参数,降低单卡显存占用,使万亿参数级模型训练成为可能,是 DeepSpeed 最核心的技术之一。
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DeepSpeed 是微软 AI at Scale 计划的一部分,开源深度学习优化套件。核心是 ZeRO、3D-Parallelism、DeepSpeed-MoE、ZeRO-Infinity 等系统创新,曾支撑 Megatron-Turing NLG 530B、Jurassic-1 178B、BLOOM 176B、GLM 130B 等模型训练。已集成 Transformers、Accelerate、Lightning、MosaicML 等框架。官网未公开定价与商业支持方案,需要团队具备分布式训练与配置调优能力。
DeepSpeed 由微软团队开发,是微软 AI at Scale 计划的一部分,面向需要训练和推理大规模深度学习模型的开发者、研究团队与企业。
套件包含 ZeRO、3D-Parallelism、DeepSpeed-MoE、ZeRO-Infinity 等系统技术,用于提升大规模训练的速度、显存效率与可扩展性,同时支持推理与压缩方向。
普通用户一般不直接接触它,更多通过 Transformers 等上层框架间接使用;开发者可以通过 JSON 配置控制训练批大小、梯度累积、优化器等参数;团队则用它把训练从单卡扩展到多卡、多节点集群。
通过分片优化器状态、梯度和参数,降低单卡显存占用,使万亿参数级模型训练成为可能,是 DeepSpeed 最核心的技术之一。
结合数据并行、流水线并行和张量并行,把训练任务扩展到大规模 GPU 集群,支撑超大规模语言模型训练。
面向混合专家模型的训练与推理优化,在保持模型容量的同时控制计算开销,适合稀疏化大模型场景。
把优化器状态、梯度等卸载到 CPU 或 NVMe,突破单卡显存限制,让有限硬件也能训练超大模型。
通过 config JSON 控制 train_batch_size、train_micro_batch_size_per_gpu、gradient_accumulation_steps 等参数,三者可自动推导,减少手动计算。
官方说明 ↗已与 Transformers、Accelerate、Lightning、MosaicML 等主流开源深度学习框架集成,可在现有训练流程中直接启用。
近期方向包括 Muon 优化器、AMD GPU 上的 SDMA 卸载、SuperOffload、ZenFlow 无停顿卸载引擎、DeepCompile 编译器优化等。
DeepSpeed 适合手头有 GPU 集群、训练百亿到千亿参数模型的团队。它靠 ZeRO、3D 并行、MoE 和 ZeRO-Infinity 等系统技术把显存和通信瓶颈打开,已支撑 530B、176B 等模型的训练。如果是单卡微调或小模型实验,直接用 Transformers 更省事。它的配置项多,JSON 参数需要理解 train_batch_size、micro batch、梯度累积之间的关系,调优有门槛。另外它本身开源免费,但多卡集群的硬件和运维成本需要自行承担。
需要训练百亿到千亿参数模型,DeepSpeed 的 ZeRO 和 3D 并行是核心工具,已有多篇公开论文与案例可参考。
通过 Transformers、Accelerate 等框架间接启用 DeepSpeed,无需深入了解底层系统实现即可获得加速。
DeepSpeed-MoE、ZeRO-Infinity、DeepCompile 等方向持续更新,适合做分布式训练系统研究的团队。
只做小模型微调或推理时,直接使用上层框架更简单,引入 DeepSpeed 的配置复杂度收益有限。
若训练任务依赖外部保障,需先确认是否有对应服务。
| 指标 | 数值 | 数据来源 |
|---|---|---|
| 已训练最大模型参数 | 530B | DeepSpeed Adoption |
| Jurassic-1 参数量 | 178B | DeepSpeed Adoption |
| BLOOM 参数量 | 176B | DeepSpeed Adoption |
| GLM 参数量 | 130B | DeepSpeed Adoption |
| YaLM 参数量 | 100B | DeepSpeed Adoption |
| train_batch_size 示例值 | 32 | Config JSON 文档 |
| gradient_accumulation_steps 默认值 | 1 | Config JSON 文档 |
DeepSpeed 是开源免费项目,官网没有列出任何付费档位或商业授权费用。它由微软团队开发,属于微软 AI at Scale 计划的一部分。软件本身免费,但训练大模型所需的 GPU 集群、存储和运维成本需要团队自行承担。
它已被用于训练多个超大规模模型,包括 Megatron-Turing NLG(530B)、Jurassic-1(178B)、BLOOM(176B)、GLM(130B)、YaLM(100B)、GPT-NeoX(20B)、AlexaTM(20B)、Turing NLG(17B)、METRO-LM(5.4B)。通过 ZeRO-Infinity 卸载,可在有限显存下训练更大模型。
它已集成进 Transformers、Accelerate、Lightning、MosaicML 等开源框架,可以在这些框架的训练流程中直接启用。如果团队已经在用其中某个框架,通常不需要重写训练代码,按框架文档启用即可。
DeepSpeed 是开源项目,安装和使用本身不受地域限制,官网也未列出地区性的访问或授权限制。但训练大模型依赖 GPU 集群,国内团队需要自行解决硬件与网络环境,多卡集群的运维成本也需自行承担。
在 config JSON 中,train_batch_size 等于 train_micro_batch_size_per_gpu 乘以 gradient_accumulation_steps 再乘以 GPU 数量。三个参数中指定两个即可,第三个会被自动推导,减少手动计算出错的可能。
2025 至 2026 年的更新包括 Muon 优化器、AMD GPU 上的 SDMA 卸载、SuperOffload、ZenFlow 无停顿卸载引擎、Arctic Long Sequence Training、DeepCompile 编译器优化,以及 PyTorch 风格 backward 与低精度 master states 等 Core API 更新。
新增 Muon Optimizer 支持,并为 AMD GPU 上的 ZeRO-3 引入 System DMA(SDMA),把集合通信卸载出计算单元以提升重叠效率。
DeepSpeed Core API 加入 PyTorch 风格 backward 与低精度 master states,改善训练接口兼容性。
发布 SuperOffload 用于在 Superchips 上进行大规模 LLM 训练,并研究 ZenFlow 与 ZeRO 卸载在 CPU 核心绑定下的性能表现。
推出面向 LLM 训练的 ZenFlow 无停顿卸载引擎,减少卸载带来的停顿开销。
发布 ALST,面向百万级 token 长序列训练,提升可扩展性与效率。
推出 DeepCompile,为分布式训练引入编译器优化能力。