训练平台
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什么是训练平台？
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NNI 训练平台让用户专注于 AutoML 任务，不需要关心 Trial 实际运行的计算基础架构平台。 当从一个集群迁移到另一个集群时 (如，从本机迁移到 Kubeflow)，用户只需要调整几项配置，能很容易的扩展计算资源。

用户可以使用 NNI 提供的训练平台来跑 trial, 训练平台有：`local machine <./LocalMode.rst>`__\ ， `remote machines <./RemoteMachineMode.rst>`__\ 以及集群类的 `PAI <./PaiMode.rst>`__\ ，`Kubeflow <./KubeflowMode.rst>`__\ ，`AdaptDL <./AdaptDLMode.rst>`__\ ， `FrameworkController <./FrameworkControllerMode.rst>`__\ ， `DLTS <./DLTSMode.rst>`__ 和 `AML <./AMLMode.rst>`__。 这些都是 *内置的训练平台*。

如果需要在计算资源上使用 NNI，可以根据相关接口，轻松构建对其它训练平台的支持。 详情请参考 `如何实施训练平台 <./HowToImplementTrainingService.rst>`__ 。

如何使用训练平台？
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在 Experiment 的 YAML 配置文件中选择并配置好训练平台。 参考相应训练平台的文档来了解如何配置。 `此文档 <../Tutorial/ExperimentConfig.rst>`__ 提供了更多详细信息。

然后，需要准备代码目录，将路径填入配置文件的 ``codeDir`` 字段。 注意，非本机模式下，代码目录会在 Experiment 运行前上传到远程或集群中。 因此，NNI 将文件数量限制到 2000，总大小限制为 300 MB。 如果 codeDir 中包含了过多的文件，可添加 ``.nniignore`` 文件来排除部分，与 ``.gitignore`` 文件用法类似。 写好这个文件请参考 :githublink:`示例 <examples/trials/mnist-tfv1/.nniignore>` 和 `git 文档 <https://git-scm.com/docs/gitignore#_pattern_format>`__。

如果用户需要在 Experiment 使用大文件（如，大规模的数据集），并且不想使用本机模式，可以：1) 在 Trial command 字段中添加命令，每次 Trial 运行前下载数据；或 2) 使用工作节点可访问的共享存储。 通常情况下，训练平台都会有共享存储。 参考每个训练平台的文档，了解详情。

内置训练平台
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   * - 训练平台
     - 简介
   * - `Local <./LocalMode.rst>`__
     - NNI 支持在本机运行实验，称为 local 模式。 local 模式表示 NNI 会在运行 NNI Manager 进程计算机上运行 Trial 任务，支持 GPU 调度功能。
   * - `Remote <./RemoteMachineMode.rst>`__
     - NNI 支持通过 SSH 通道在多台计算机上运行 Experiment，称为 remote 模式。 NNI 需要这些计算机的访问权限，并假定已配置好了深度学习训练环境。 NNI 将在远程计算机上中提交 Trial 任务，并根据 GPU 资源调度 Trial 任务。
   * - `PAI <./PaiMode.rst>`__
     - NNI 支持在 `OpenPAI <https://github.com/Microsoft/pai>`__ (aka PAI) 上运行 Experiment，即 pai 模式。 在使用 NNI 的 pai 模式前, 需要有 `OpenPAI <https://github.com/Microsoft/pai>`__ 群集的账户。 如果没有 OpenPAI 账户，参考 `这里 <https://github.com/Microsoft/pai#how-to-deploy>`__ 来进行部署。 在 pai 模式中，会在 Docker 创建的容器中运行 Trial 程序。
   * - `Kubeflow <./KubeflowMode.rst>`__
     - NNI 支持在 `Kubeflow <https://github.com/kubeflow/kubeflow>`__ 上运行，称为 kubeflow 模式。 在开始使用 NNI 的 Kubeflow 模式前，需要有一个 Kubernetes 集群，可以是私有部署的，或者是 `Azure Kubernetes Service(AKS) <https://azure.microsoft.com/zh-cn/services/kubernetes-service/>`__，并需要一台配置好 `kubeconfig <https://kubernetes.io/docs/concepts/configuration/organize-cluster-access-kubeconfig/>`__ 的 Ubuntu 计算机连接到此 Kubernetes 集群。 如果不熟悉 Kubernetes，可先浏览 `这里 <https://kubernetes.io/docs/tutorials/kubernetes-basics/>`__ 。 在 kubeflow 模式下，每个 Trial 程序会在 Kubernetes 集群中作为一个 Kubeflow 作业来运行。
   * - `AdaptDL <./AdaptDLMode.rst>`__
     - NNI 支持在 `AdaptDL <https://github.com/petuum/adaptdl>`__ 上运行，称为 AdaptDL 模式。 在开始使用 AdaptDL 模式之前，应该具有 Kubernetes 集群。
   * - `FrameworkController <./FrameworkControllerMode.rst>`__
     - NNI 支持使用 `FrameworkController <https://github.com/Microsoft/frameworkcontroller>`__，来运行 Experiment，称之为 frameworkcontroller 模式。 FrameworkController 构建于 Kubernetes 上，用于编排各种应用。这样，可以不用为某个深度学习框架安装 Kubeflow 的 tf-operator 或 pytorch-operator 等。 而直接用 FrameworkController 作为 NNI Experiment 的训练平台。
   * - `DLTS <./DLTSMode.rst>`__
     - NNI 支持在 `DLTS <https://github.com/microsoft/DLWorkspace.git>`__ 上运行 Experiment，这是一个由微软开源的工具包。
   * - `AML <./AMLMode.rst>`__
     - NNI 支持在 `AML <https://azure.microsoft.com/zh-cn/services/machine-learning/>`__ 上运行 Experiment，称为 aml 模式。


训练平台做了什么？
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.. raw:: html

   <p align="center">
   <img src="https://user-images.githubusercontent.com/23273522/51816536-ed055580-2301-11e9-8ad8-605a79ee1b9a.png" alt="drawing" width="700"/>
   </p>


根据 `概述 <../Overview.rst>`__ 中展示的架构，训练平台会做三件事：1) 启动 Trial; 2) 收集指标，并与 NNI 核心（NNI 管理器）通信；3) 监控 Trial 任务状态。 为了展示训练平台的详细工作原理，下面介绍了训练平台从最开始到第一个 Trial 运行成功的过程。

步骤 1. **验证配置，并准备训练平台。** 训练平台会首先检查用户配置是否正确（例如，身份验证是否有错）。 然后，训练平台会为 Experiment 做准备，创建训练平台可访问的代码目录（ ``codeDir`` ）。

.. Note:: 不同的训练平台会有不同的方法来处理 ``codeDir``。 例如，本机训练平台会直接在 ``codeDir`` 中运行 Trial。 远程训练平台会将 ``codeDir`` 打包成 zip 文件，并上传到每台机器中。 基于 Kubernetes 的训练平台会将 ``codeDir`` 复制到共享存储上，此存储可以由训练平台提供，或者用户在配置文件中指定。

步骤 2. **提交第一个 Trial。** 要初始化 Trial，通常（在不重用环境的情况下），NNI 会复制一些文件（包括参数配置，启动脚本等）到训练平台中。 然后，NNI 会通过子进程、SSH、RESTful API 等方式启动 Trial。

.. Warning:: Trial 当前目录的内容与 ``codeDir`` 会完全一样，但可能是完全不同的路径（甚至不同的计算机）。本机模式是唯一一个所有 Trial 都使用同一个 ``codeDir`` 的训练平台。 其它训练平台，会将步骤 1 中准备好的 ``codeDir``，从共享目录复制到每个 Trial 自己独立的工作目录下。 强烈建议不要依赖于本机模式下的共享行为，这会让 Experiment 很难扩展到其它训练平台上。

步骤 3. **收集 metrics。**  NNI 监视记录 trial 状态，更新 trial 的状态（例如，从 ``WAITING`` to ``RUNNING``，从 ``RUNNING`` 到 ``SUCCEEDED``），并收集 metrics 。 当前，大部分训练平台都实现为 "主动" 模式，即，训练平台会调用 NNI 管理器上的 RESTful API 来更新指标。 注意，这也需要运行 NNI 管理器的计算机能被工作节点访问到。


重用模式下的训练平台
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启用重用模式后，一个集群，例如远程机器或 AML 上的计算实例，将启动一个长期运行的环境，以便 NNI 将 Trial 迭代地提交到这些环境，从而节省创建新任务的时间。 例如，在重用模式下使用 OpenPAI 训练平台可以避免重复拉取 docker 镜像、创建容器和下载数据的开销。

在重用模式下，用户需要确保每个 Trial 可以在同一任务中独立运行（例如，避免加载先前 Trial 的检查点）。

.. note:: 目前，只有 `Local <./LocalMode.rst>`__, `Remote <./RemoteMachineMode.rst>`__, `OpenPAI <./PaiMode.rst>`__ 和 `AML <./AMLMode.rst>`__ 训练平台支持重用模式。 对于 Remote 和 OpenPAI 训练平台，您可以根据 `这里 <../reference/experiment_config.rst>`__ 手动启用重用模式。 AML是在重用模式下实现的，所以默认模式是重用模式，不需要手动启用。
