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计算机科学 > 网络与互联网架构

arXiv:2507.05876 (cs)
[提交于 2025年7月8日 ]

标题: OLAF:异步分布式强化学习的可编程数据平面加速

标题: OLAF: Programmable Data Plane Acceleration for Asynchronous Distributed Reinforcement Learning

Authors:Nehal Baganal Krishna, Anam Tahir, Firas Khamis, Mina Tahmasbi Arashloo, Michael Zink, Amr Rizk
摘要: 异步分布式强化学习(DRL)在模型更新变得过时时可能会出现收敛性能下降,这通常是大规模训练期间网络拥塞和数据包丢失的结果。 这项工作引入了一种网络数据平面加速架构,通过在加速器引擎中对DRL模型更新进行内联处理来缓解这种过时问题。 为此,我们设计并原型化了一种新的队列机制,机会性地结合共享同一网络元素的兼容更新,减少冗余流量并保留更新效用。 作为补充,我们在工作节点上提供了一个轻量级传输控制机制,该机制由网络内的加速器反馈引导。 为了以线速评估模型效用,我们引入了模型年龄(AoM)指标作为过时的代理,并使用形式化验证方法验证全局公平性和响应性特性。 我们的评估结果表明,这种架构显著减少了更新过时和拥塞,最终提高了异步DRL工作负载的收敛速度。
摘要: Asynchronous Distributed Reinforcement Learning (DRL) can suffer from degraded convergence when model updates become stale, often the result of network congestion and packet loss during large-scale training. This work introduces a network data-plane acceleration architecture that mitigates such staleness by enabling inline processing of DRL model updates as they traverse the accelerator engine. To this end, we design and prototype a novel queueing mechanism that opportunistically combines compatible updates sharing a network element, reducing redundant traffic and preserving update utility. Complementing this we provide a lightweight transmission control mechanism at the worker nodes that is guided by feedback from the in-network accelerator. To assess model utility at line rate, we introduce the Age-of-Model (AoM) metric as a proxy for staleness and verify global fairness and responsiveness properties using a formal verification method. Our evaluations demonstrate that this architecture significantly reduces update staleness and congestion, ultimately improving the convergence rate in asynchronous DRL workloads.
评论: 17页,11图
主题: 网络与互联网架构 (cs.NI) ; 硬件架构 (cs.AR)
引用方式: arXiv:2507.05876 [cs.NI]
  (或者 arXiv:2507.05876v1 [cs.NI] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.05876
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

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来自: Nehal Baganal Krishna [查看电子邮件]
[v1] 星期二, 2025 年 7 月 8 日 10:59:56 UTC (500 KB)
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