|
| 1 | +# `FlashAttentionBackward` |
| 2 | + |
| 3 | +`FlashAttentionBackward` 是算子 `FlashAttention` 的反向传播。 |
| 4 | + |
| 5 | +与正向传播相同,先进行分块。 $K$ 和 $V$ 在外循环中逐块加载,而 $Q$ 在内循环中逐块加载。 |
| 6 | + |
| 7 | +1. 外循环中,每次循环需要先初始化当前块的 $\mathbf{d}\mathbf{K}_j$ 和 $\mathbf{d}\mathbf{V}_j$ 为 0; |
| 8 | +2. 内循环中,按以下顺序计算 |
| 9 | + 1. $\mathbf{S}_i^{(j)}=\mathbf{Q}_i\mathbf{K}_j^T\in\mathbb{R}^{B_r\times B_c}$ |
| 10 | + 2. $\mathbf{P}_i^{(j)}=\exp(\mathbf{S} _{ij}-L_i)\in\mathbb{R}^{B_r\times B_c}$ |
| 11 | + 3. $\mathbf{d}\mathbf{V}_j\leftarrow\mathbf{d}\mathbf{V}_j+(\mathbf{P}_i^{(j)})^\top\mathbf{d}\mathbf{O}_i\in\mathbb{R}^{B_c\times d}$ |
| 12 | + 4. $\mathbf{dP}_i^{(j)}=\mathbf{dO}_i\mathbf{V}_j^\top\in\mathbb{R}^{B_r\times B_c}$ |
| 13 | + 5. $\mathbf{dQ}_i\leftarrow\mathbf{dQ}_i+\mathbf{dS}_i^{(j)}\mathbf{K}_j$ |
| 14 | + 6. $\mathbf{dK}_j\leftarrow\mathbf{dK}_j+\mathbf{dS}_i^{(j)\top}\mathbf{Q}_i\in\mathbb{R}^{B_c\times d}$ |
| 15 | + |
| 16 | +## 接口 |
| 17 | + |
| 18 | +### 计算 |
| 19 | + |
| 20 | +```c |
| 21 | +infiniStatus_t infiniopFlashAttentionBackward( |
| 22 | + infiniopFlashAttentionBackwardDescriptor_t desc, |
| 23 | + void *workspace, |
| 24 | + size_t workspace_size, |
| 25 | + void *grad_q, |
| 26 | + void *grad_k, |
| 27 | + void *grad_v, |
| 28 | + const void *q, |
| 29 | + const void *k, |
| 30 | + const void *v, |
| 31 | + const void *grad_out, |
| 32 | + const void *mask, |
| 33 | + void *stream |
| 34 | +); |
| 35 | +``` |
| 36 | + |
| 37 | +<div style="background-color: lightblue; padding: 1px;"> 参数: </div> |
| 38 | + |
| 39 | +- `desc`: |
| 40 | + 已使用 `infiniopCreateFlashAttentionBackwardDescriptor()` 初始化的算子描述符; |
| 41 | +- `workspace`: |
| 42 | + 指向算子计算所需的额外工作空间; |
| 43 | +- `workspace_size`: |
| 44 | + `workspace` 的大小,单位:字节; |
| 45 | +- `grad_q`: |
| 46 | + 查询(Query)梯度计算结果地址。张量限制见[创建算子描述](#创建算子描述)部分。 |
| 47 | +- `grad_k`: |
| 48 | + 键(Key)梯度计算结果地址。张量限制见[创建算子描述](#创建算子描述)部分。 |
| 49 | +- `grad_v`: |
| 50 | + 值(Value)梯度计算结果地址。张量限制见[创建算子描述](#创建算子描述)部分。 |
| 51 | +- `q`: |
| 52 | + 查询(Query)张量数据指针。张量限制见[创建算子描述](#创建算子描述)部分。 |
| 53 | +- `k`: |
| 54 | + 键(Key)张量数据指针。张量限制见[创建算子描述](#创建算子描述)部分。 |
| 55 | +- `v`: |
| 56 | + 值(Value)张量数据指针。张量限制见[创建算子描述](#创建算子描述)部分。 |
| 57 | +- `grad_out` |
| 58 | + 注意力梯度张量数据指针。张量限制见[创建算子描述](#创建算子描述)部分。 |
| 59 | +- `mask`: |
| 60 | + 注意力掩码的数据指针,可选参数。取值为 `0` 时表示保留对应位置的元素(参与计算);取值为 `-inf` (负无穷)时表示屏蔽对应位置的元素(即跳过,不参与计算)。张量限制见[创建算子描述](#创建算子描述)部分。 |
| 61 | +- `stream`: |
| 62 | + 计算流/队列。 |
| 63 | + |
| 64 | +<div style="background-color: lightblue; padding: 1px;"> 返回值:</div> |
| 65 | + |
| 66 | +- [`INFINI_STATUS_SUCCESS`], [`INFINI_STATUS_NULL_POINTER`], [`INFINI_STATUS_INSUFFICIENT_WORKSPACE`], [`INFINI_STATUS_DEVICE_TYPE_NOT_SUPPORTED`], [`INFINI_STATUS_INTERNAL_ERROR`]. |
| 67 | + |
| 68 | +### 创建算子描述 |
| 69 | + |
| 70 | +```c |
| 71 | +infiniStatus_t infiniopCreateFlashAttentionBackwardDescriptor( |
| 72 | + infiniopHandle_t handle, |
| 73 | + infiniopFlashAttentionBackwardDescriptor_t *desc_ptr, |
| 74 | + infiniopTensorDescriptor_t grad_q_desc, |
| 75 | + infiniopTensorDescriptor_t grad_k_desc, |
| 76 | + infiniopTensorDescriptor_t grad_v_desc, |
| 77 | + infiniopTensorDescriptor_t q_desc, |
| 78 | + infiniopTensorDescriptor_t k_desc, |
| 79 | + infiniopTensorDescriptor_t v_desc, |
| 80 | + infiniopTensorDescriptor_t grad_out_desc, |
| 81 | + infiniopTensorDescriptor_t mask_desc, |
| 82 | + infiniopAttentionMaskType_t mask_type |
| 83 | +); |
| 84 | +``` |
| 85 | + |
| 86 | +<div style="background-color: lightblue; padding: 1px;"> 参数:</div> |
| 87 | + |
| 88 | +- `handle`: |
| 89 | + `infiniopHandle_t`类型的硬件控柄。详见 [`InfiniopHandle_t`]。 |
| 90 | +- `desc_ptr`: |
| 91 | + `infiniopFlashAttentionBackwardDescriptor_t` 指针,指向将被初始化的算子描述符地址。 |
| 92 | +- `grad_q_desc` - { dT | ((batch_size,) seq_len_q, num_heads_q, head_dim) | ($\ldots, 1$)}: |
| 93 | + 算子计算参数 `grad_q` 的张量描述,四维或者三维,最后一维连续。 |
| 94 | +- `grad_k_desc` - { dT | ((batch_size,) seq_len_kv, num_heads_kv, head_dim) | ($\ldots, 1$)}: |
| 95 | + 算子计算参数 `grad_k` 的张量描述,四维或者三维,最后一维连续。 |
| 96 | +- `grad_v_desc` - { dT | ((batch_size,) seq_len_kv, num_heads_kv, head_dim) | ($\ldots, 1$)}: |
| 97 | + 算子计算参数 `grad_v` 的张量描述,四维或者三维,最后一维连续。 |
| 98 | +- `q_desc` - { dT | ((batch_size,) seq_len_q, num_heads_q, head_dim) | ($\ldots, 1$)}: |
| 99 | + 算子计算参数 `q` 的张量描述,形状与 `grad_q_desc` 一致,最后一维连续。 |
| 100 | +- `k_desc` - { dT | ((batch_size,) seq_len_kv, num_heads_kv, head_dim) | ($\ldots, 1$)}: |
| 101 | + 算子计算参数 `k` 的张量描述,形状与 `grad_k_desc` 一致,最后一维连续。 |
| 102 | +- `v_desc` - { dT | ((batch_size,) seq_len_kv, num_heads_kv, head_dim) | ($\ldots, 1$)}: |
| 103 | + 算子计算参数 `v` 的张量描述,形状与 `grad_v_desc` 一致,最后一维连续。 |
| 104 | +- `grad_out` - { dT | ((batch_size,) seq_len_q, num_heads_q, head_dim) | ($\ldots, 1$)}: |
| 105 | + 算子计算参数 `grad_out` 的张量描述,形状与 `grad_q_desc` 一致,最后一维连续。 |
| 106 | +- `mask_desc` - { dM | (seq_len_q, seq_len_kv) | (~)}: |
| 107 | + 算子计算参数 `mask` 的张量描述,当 `mask_type=INFINIOP_ATTENTION_MASK_TYPE_FULL` 时,`mask` 不可为空,其余情况 `mask` 可为`nullptr`。 |
| 108 | +- `mask_type` - `infiniopAttentionMaskType_t`: |
| 109 | + 注意力类型参数,有三种类型可选,详细见参数限制。 |
| 110 | + |
| 111 | +参数限制: |
| 112 | + |
| 113 | +- `dT`: `Float16`, `Float32` 或 `BFloat16`。 |
| 114 | +- `dM`: `Flaot32`。 |
| 115 | +- `seq_len_q` 与 `seq_len_kv` 可以不同。 |
| 116 | +- `num_heads_q` 与 `num_heads_kv` 可以不同,但需满足前者是后者的整数倍(非0整数)。 |
| 117 | + - 当 $N_q/N_{kv}=1$ 时,即为 MQA (multi-query attention) |
| 118 | + - 当 $N_q/N_{kv}>1$ 时,即为 GQA (grouped-query attention) |
| 119 | +- `mask_type` 的三种类型: |
| 120 | + - `INFINIOP_ATTENTION_MASK_TYPE_NONE=0`: 不使用注意力掩码,忽略 `mask` 取值; |
| 121 | + - `INFINIOP_ATTENTION_MASK_TYPE_FULL=1`: 使用完整 mask 矩阵,此时 `mask` 不可为空; |
| 122 | + - `INFINIOP_ATTENTION_MASK_TYPE_CAUSAL=2`: 使用标准因果掩码,对应以左上顶点划分的下三角场景,忽略 `mask` 取值; |
| 123 | + |
| 124 | +<div style="background-color: lightblue; padding: 1px;"> 返回值:</div> |
| 125 | + |
| 126 | +- [`INFINI_STATUS_SUCCESS`], [`INFINI_STATUS_BAD_PARAM`], [`INFINI_STATUS_BAD_TENSOR_SHAPE`], [`INFINI_STATUS_BAD_TENSOR_DTYPE`], [`INFINI_STATUS_BAD_TENSOR_STRIDES`], [`INFINI_STATUS_DEVICE_TYPE_NOT_SUPPORTED`]. |
| 127 | + |
| 128 | +### 计算额外工作空间 |
| 129 | + |
| 130 | +```c |
| 131 | +infiniStatus_t infiniopGetFlashAttentionBackwardWorkspaceSize( |
| 132 | + infiniopFlashAttentionBackwardDescriptor_t desc, |
| 133 | + size_t *size |
| 134 | +); |
| 135 | +``` |
| 136 | + |
| 137 | +<div style="background-color: lightblue; padding: 1px;"> 参数:</div> |
| 138 | + |
| 139 | +- `desc`: |
| 140 | + 已使用 `infiniopCreateFlashAttentionBackwardDescriptor()` 初始化的算子描述符; |
| 141 | +- `size`: |
| 142 | + 额外空间大小的计算结果的写入地址; |
| 143 | + |
| 144 | +<div style="background-color: lightblue; padding: 1px;"> 返回值:</div> |
| 145 | + |
| 146 | +- [`INFINI_STATUS_SUCCESS`], [`INFINI_STATUS_BAD_PARAM`], [`INFINI_STATUS_DEVICE_TYPE_NOT_SUPPORTED`]. |
| 147 | + |
| 148 | +### 销毁算子描述符 |
| 149 | + |
| 150 | +```c |
| 151 | +infiniStatus_t infiniopDestoryFlashAttentionBackwardDescriptor( |
| 152 | + infiniopFlashAttentionBackwardDescriptor_t desc |
| 153 | +); |
| 154 | +``` |
| 155 | + |
| 156 | +<div style="background-color: lightblue; padding: 1px;"> 参数: </div> |
| 157 | + |
| 158 | +- `desc`: |
| 159 | + 输入。 待销毁的算子描述符; |
| 160 | + |
| 161 | +<div style="background-color: lightblue; padding: 1px;"> 返回值: </div> |
| 162 | + |
| 163 | +- [`INFINI_STATUS_SUCCESS`], [`INFINI_STATUS_DEVICE_TYPE_NOT_SUPPORTED`]. |
| 164 | + |
| 165 | +<!-- 链接 --> |
| 166 | +[`InfiniopHandle_t`]: /infiniop/handle/README.md |
| 167 | + |
| 168 | +[`INFINI_STATUS_SUCCESS`]: /common/status/README.md#INFINI_STATUS_SUCCESS |
| 169 | +[`INFINI_STATUS_BAD_PARAM`]: /common/status/README.md#INFINI_STATUS_BAD_PARAM |
| 170 | +[`INFINI_STATUS_DEVICE_TYPE_NOT_SUPPORTED`]: /common/status/README.md#INFINI_STATUS_DEVICE_TYPE_NOT_SUPPORTED |
| 171 | +[`INFINI_STATUS_BAD_TENSOR_SHAPE`]: /common/status/README.md#INFINI_STATUS_BAD_TENSOR_SHAPE |
| 172 | +[`INFINI_STATUS_BAD_TENSOR_DTYPE`]: /common/status/README.md#INFINI_STATUS_BAD_TENSOR_DTYPE |
| 173 | +[`INFINI_STATUS_BAD_TENSOR_STRIDES`]: /common/status/README.md#INFINI_STATUS_BAD_TENSOR_STRIDES |
| 174 | +[`INFINI_STATUS_NULL_POINTER`]:/common/status/README.md#INFINI_STATUS_NULL_POINTER |
| 175 | +[`INFINI_STATUS_INSUFFICIENT_WORKSPACE`]:/common/status/README.md#INFINI_STATUS_INSUFFICIENT_WORKSPACE |
| 176 | +[`INFINI_STATUS_INTERNAL_ERROR`]:/common/status/README.md#INFINI_STATUS_INTERNAL_ERROR |
0 commit comments