파라미터 서버 편집하기

[[파일:파라미터 서버.png|섬네일|파라미터 서버(싱글과 멀티 서버 방식)]]
파라미터 서버(Parameter Server)는 대규모 분산 머신러닝에서 모델 파라미터(가중치)를 관리하고 동기화하기 위해 사용되는 분산 시스템 구조이다.
==개요==
파라미터 서버 아키텍처는 여러 개의 워커(worker) 노드가 각자 데이터 샘플을 사용해 기울기(gradient)를 계산하고, 중앙 또는 분산된 서버(server) 노드가 이를 수집·통합해 모델 파라미터를 갱신하는 방식으로 동작한다. 이 구조는 초기 대규모 딥러닝 및 머신러닝 시스템에서 널리 사용되었으며, 특히 비동기식 학습과 대규모 클러스터 환경에서 효과적이었다.
==구조==
파라미터 서버는 일반적으로 다음과 같은 두 종류의 노드로 구성된다.
*워커(Worker): 로컬 데이터셋으로 순전파와 역전파를 수행하고 gradient를 계산한다.
*서버(Server): 워커로부터 전달된 gradient를 집계하고 파라미터를 업데이트한다.
==동작 방식==
===1. 순전파 및 역전파===
워커 노드는 주어진 미니배치를 사용하여 모델의 순전파(forward pass)와 역전파(backward pass)를 수행한다.
===2. 기울기 전송===
각 워커는 계산된 기울기를 파라미터 서버에 전송한다.
===3. 파라미터 집계 및 갱신===
서버는 여러 워커로부터 전달된 기울기를 집계하고, 이를 바탕으로 모델 파라미터를 갱신한다.
===4. 파라미터 배포===
갱신된 파라미터는 다시 워커들에게 전달되어 다음 학습 단계에서 사용된다.
==동기식과 비동기식 방식==
*동기식(Synchronous): 모든 워커가 기울기 계산을 완료할 때까지 기다린 다음 파라미터를 갱신한다.
*비동기식(Asynchronous): 워커는 서로 기다리지 않고 계산과 갱신을 독립적으로 진행한다.
비동기식 방식은 학습 속도가 빠르지만, 뒤쳐진 워커가 오래된 파라미터(Stale Parameter)를 사용할 위험이 있다.
==장점==
*시스템 일부가 느려도 전체 학습이 중단되지 않는 견고성(fault tolerance).
*비동기식 학습을 통해 높은 처리량을 얻을 수 있음.
*초기 분산 머신러닝 환경에서 구현이 상대적으로 단순함.
==단점==
*서버 노드에 통신량이 집중되어 병목(bottleneck)이 발생할 수 있다.
*서버 확장이 어렵기 때문에 매우 큰 규모의 분산 학습에서는 비효율적이다.
*워커 간 동기화 비용이 증가하면서 전체 학습 성능이 떨어질 수 있다.
==발전과 현대적 대안==
파라미터 서버는 초기 분산 딥러닝에서 중요한 역할을 했지만, 최근 대규모 딥러닝 모델 학습에서는 All-Reduce 기반 방식이 더 널리 사용된다. Ring All-Reduce와 같은 알고리즘은 통신 부하가 균등하게 분산되므로 확장성이 높아 현대 GPU 클러스터에 적합하다.
==같이 보기==
*[[분산 학습]]
*[[데이터 병렬 처리]]
*[[올 리듀스]]
*[[링 올 리듀스]]
*[[딥러닝]]
==참고 문헌==
*Li, Mu; Andersen, David G.; Park, Jinwoo et al. "Scaling Distributed Machine Learning with the Parameter Server." OSDI (2014).
*Dean, Jeffrey; Corrado, Greg; Monga, Rajat et al. "Large Scale Distributed Deep Networks." NIPS (2012).
==각주==
<references />
[[분류:인공지능]]
[[분류:분산 컴퓨팅]]