We consider the distributed SGD problem, where a main node distributes gradient calculations among $n$ workers. By assigning tasks to all the workers and waiting only for the $k$ fastest ones, the main node can trade-off the algorithm's error with its runtime by gradually increasing $k$ as the algorithm evolves. However, this strategy, referred to as adaptive $k$-sync, neglects the cost of unused computations and of communicating models to workers that reveal a straggling behavior. We propose a cost-efficient scheme that assigns tasks only to $k$ workers, and gradually increases $k$. We introduce the use of a combinatorial multi-armed bandit model to learn which workers are the fastest while assigning gradient calculations. Assuming workers with exponentially distributed response times parameterized by different means, we give empirical and theoretical guarantees on the regret of our strategy, i.e., the extra time spent to learn the mean response times of the workers. Furthermore, we propose and analyze a strategy applicable to a large class of response time distributions. Compared to adaptive $k$-sync, our scheme achieves significantly lower errors with the same computational efforts and less downlink communication while being inferior in terms of speed.


翻译:我们考虑了分布式 SGD 问题, 即一个主节点将梯度计算分布在以美元为单位的工人之间。 通过向所有工人分配任务并只等待最快的美元, 主节点可以随着运行时间通过逐渐增加美元来抵消算法的错误, 随着算法的演进, 逐渐增加美元。 然而, 这个战略, 被称为适应性的 $k$- sync, 忽略了未使用计算的成本, 以及将模型传达给工人的模型, 从而暴露出一种扭曲的行为。 我们提出了一个成本效率高的计划, 将任务只分配给以美元为单位的工人, 并逐渐增加美元。 我们采用组合式的多臂带模型来学习哪种工人在分配梯度计算时是最快的。 假设以指数分布式分布式反应时间按不同方式调整的工人, 我们用经验和理论来保证我们的策略的遗憾, 也就是说, 花费额外的时间来学习工人的平均反应时间。 此外, 我们提出并分析一个适用于大规模反应时间分布的策略, 与适应以美元- sync 相比, 我们的计划在计算速度的低得多的计算中, 我们的计划要达到低得多的计算。

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