如何基于AIACC加速器快速实现LLaMA-7B指令微调_云服务器 ECS(ECS)-阿里云帮助中心

本文基于Alpaca提供了一套LLaMA-7B模型在阿里云ECS上进行指令微调的训练方案，最终可以获得性能更贴近具体使用场景的语言模型。

背景信息

LLaMA（Large Language Model Meta AI ）是Meta AI在2023年2月发布的开放使用预训练语言模型（Large Language Model， LLM），其参数量包含7B到65B的集合，并仅使用完全公开的数据集进行训练。LLaMA的训练原理是将一系列单词作为“输入”并预测下一个单词以递归生成文本。

LLM具有建模大量词语之间联系的能力，但是为了让其强大的建模能力向下游具体任务输出，需要进行指令微调，根据大量不同指令对模型部分权重进行更新，使模型更善于遵循指令。指令微调中的指令简单直观地描述了任务，具体的指令格式如下：

{
  "instruction": "Given the following input, find the missing number",
  "input": "10, 12, 14, __, 18",
  "output": "16"
}

Alpaca是一个由LLaMA-7B模型进行指令微调得到的模型，其训练过程中采用的通过指令对LLaMA-7B模型进行小规模权重更新的方式，实现了模型性能和训练时间的平衡。

本文基于Alpaca提供了一套LLaMA-7B模型，基于DeepSpeed进行指令微调训练，并使用AIACC加速训练。AIACC包括ACSpeed和AGSpeed两个加速器。

加速器	说明	相关文档
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AGSpeed	AIACC-AGSpeed（简称AGSpeed）是阿里云推出的一个基于PyTorch深度学习框架研发的计算优化编译器，用于优化PyTorch深度学习模型在阿里云GPU异构计算实例上的计算性能，可以实现计算优化。	什么是计算优化编译器AIACC-AGSpeed

重要

阿里云不对第三方模型“llama-7b-hf”的合法性、安全性、准确性进行任何保证，阿里云不对由此引发的任何损害承担责任。
您应自觉遵守第三方模型的用户协议、使用规范和相关法律法规，并就使用第三方模型的合法性、合规性自行承担相关责任。

操作步骤

准备工作

操作前，请先在合适的地域和可用区下创建VPC和交换机。

本文使用ecs.gn7i-c32g1.32xlarge规格的ECS实例进行训练，仅部分地域可用区支持该实例规格，具体请参见ECS实例规格可购买地域。
关于如何创建VPC和交换机，请参见创建专有网络和创建交换机。

创建ECS实例

控制台方式

前往实例创建页。
按照向导完成参数配置，创建一台ECS实例。
需要注意的参数如下。更多信息，请参见自定义购买实例。
- 实例：规格选择ecs.gn7i-c32g1.32xlarge（包含4卡NVIDIA A10 GPU）。
- 镜像：使用云市场镜像，名称为aiacc-train-solution，该镜像已部署好训练所需环境。您可以直接通过名称搜索该镜像，版本可选择最新版本。
  说明
  您也可以选择公共镜像（如CentOS 7.9 64位），后续手动部署环境。
- 公网IP：选中分配公网IPv4地址，按需选择计费模式和带宽。本文使用按流量计费，带宽峰值为5 Mbps。
添加安全组规则。
在ECS实例所需安全组的入方向添加一条规则，开放7860端口，用于访问WebUI。具体操作，请参见添加安全组规则。
以下示例表示向所有网段开放7860端口，开放后所有公网IP均可访问您的WebUI。您可以根据需要将授权对象设置为特定网段，仅允许部分IP地址可以访问WebUI。
使用Workbench连接实例。
如果使用示例的云市场镜像进行测试，由于环境安装在/root目录下，连接实例时需使用root用户。关于如何连接ECS实例，请参见通过密码或密钥认证登录Linux实例。

FastGPU方式

说明

FastGPU方式仅支持在Linux系统或macOS系统中使用。如果您使用Windows系统，请采用控制台方式。

安装FastGPU软件包并配置环境变量。

安装FastGPU软件包。

pip3 install --force-reinstall https://ali-perseus-release.oss-cn-huhehaote.aliyuncs.com/fastgpu/fastgpu-1.1.6-py3-none-any.whl

配置环境变量。
配置环境变量前，请获取阿里云账号AccessKey（AccessKey ID和AccessKey Secret），以及您希望创建ECS实例的地域等信息。关于如何获取AccessKey，请参见创建AccessKey。
```
export ALIYUN_ACCESS_KEY_ID=****         #填入您的AccessKey ID
export ALIYUN_ACCESS_KEY_SECRET=****     #填入您的AccessKey Secret
export ALIYUN_DEFAULT_REGION=cn-beijing  #填入您希望使用的地域（Region）
```

创建一台ECS实例。
命令示例如下，表示创建一台名为aiacc_solution的ECS实例，实例规格为ecs.gn7i-c32g1.32xlarge，镜像类型为aiacc_train_solution。
说明
本文使用云市场的aiacc-train-solution镜像作为示例，该镜像已部署好训练所需环境。您也可以选择公共镜像（如CentOS 7.9 64位），后续手动部署环境。
```
fastgpu create --name aiacc_solution -i ecs.gn7i-c32g1.32xlarge --machines 1 --image_type aiacc_train_solution
```
添加安全组规则。
1. 添加本机公网IP的22端口到默认安全组中。
```
fastgpu addip -a
```
2. 开放7860端口，用于访问WebUI。
  以下命令示例表示向所有网段开放7860端口，开放后所有公网IP均可访问您的WebUI。您可以根据需要将0.0.0.0/0改为特定网段，仅允许部分IP地址可以访问WebUI。
```
fastgpu addip {aiacc_solution} 0.0.0.0/0 7860
```
通过SSH连接ECS实例。
您可以通过fastgpu ssh {instance_name}命令连接ECS实例。示例如下：
```
fastgpu ssh aiacc_solution
```

说明

更多关于FastGPU的命令，请参见命令行使用说明。

（可选）手动部署环境

创建ECS实例时，如果您使用的是已部署好训练所需环境的云市场镜像，则可以跳过此步骤。如果您使用的是公共镜像，需要手动部署环境。

部署训练所需环境。

安装devtoolset。

mkdir /root/LLaMA && cd /root/LLaMA
yum install -y ninja-build centos-release-scl devtoolset-7 git-lfs
source /opt/rh/devtoolset-7/enable
echo "source /opt/rh/devtoolset-7/enable" >> /etc/bashrc;

拉取代码。

配置git。

git config --unset --global https.proxy
git config --unset --global http.proxy

拉取stanford_alpaca。

git clone https://github.com/tatsu-lab/stanford_alpaca.git

安装Conda。

wget https://repo.anaconda.com/miniconda/Miniconda3-py39_23.1.0-1-Linux-x86_64.sh
sh Miniconda3-py39_23.1.0-1-Linux-x86_64.sh

安装后执行source ~/.bashrc生效环境变量，如果命令行前缀出现(base)表示已启动Conda。

创建Conda虚拟环境。

conda create -n llama_train python=3.9
conda activate llama_train
pip install torch==1.13.1+cu117 torchvision==0.14.1+cu117 torchaudio==0.13.1 --extra-index-url https://download.pytorch.org/whl/cu117
pip install deepspeed==0.8.3
pip install protobuf==3.19.0
pip install accelerate
cd stanford_alpaca
pip install -r requirements.txt

安装pdsh。

wget https://storage.googleapis.com/google-code-archive-downloads/v2/code.google.com/pdsh/pdsh-2.29.tar.bz2
tar -jxvf pdsh-2.29.tar.bz2
cd pdsh-2.29
./configure --with-ssh --with-rsh --with-mrsh--with-mqshell --with-qshell --with-dshgroups--with-machines=/etc/pdsh/machines --without-pam
make 
make install
cd ..

使用AIACC加速训练。
1. 安装AIACC。
```
wget https://ali-perseus-release.oss-cn-huhehaote.aliyuncs.com/aiacc/aiacc-1.1.0.tar.gz
pip install aiacc-1.1.0.tar.gz
```
2. 使用AIACC。
  以本方案为例，需要在训练文件train.py（默认在/root/LLaMA/stanford_alpaca目录下）中加入以下代码：
```
import torch
import aiacc
```
  说明
  AIACC默认开启，如果想要关闭AIACC，可以执行export AIACC_DISABLE=1设置环境变量。关闭后如果想要重新开启AIACC，可以执行unset AIACC_DISABLE开启。

安装WebUI。

cd /root/LLaMA
git clone https://github.com/oobabooga/text-generation-webui
cd text-generation-webui
git reset --hard 7ff645899e4610b16574bdd22a4d154c93d5b830
pip install -r requirements.txt

启动训练

下载tmux并创建一个tmux session。
```
yum install tmux
tmux
```
说明
训练耗时较长，建议在tmux session中启动训练，以免ECS断开连接导致训练中断。
进入Conda环境。
```
conda activate llama_train
```

获取llama-7b-hf预训练权重。

下载llama-7b权重。

cd /root/LLaMA
git lfs install
git clone https://huggingface.co/decapoda-research/llama-7b-hf

修复官方代码Bug。

sed -i "s/LLaMATokenizer/LlamaTokenizer/1" ./llama-7b-hf/tokenizer_config.json

创建并设置DeepSpeed配置文件。

cd LLaMA/stanford_alpaca

cat << EOF | sudo tee ds_config.json
{
  "zero_optimization": {
    "stage": 3,
    "contiguous_gradients": true,
    "stage3_max_live_parameters": 0,
    "stage3_max_reuse_distance": 0,
    "stage3_prefetch_bucket_size": 0,
    "stage3_param_persistence_threshold": 1e2,
    "reduce_bucket_size": 1e2,
    "sub_group_size": 1e8,
    "offload_optimizer": {
      "device": "cpu",
      "pin_memory": true
    },
    "offload_param": {
      "device": "cpu",
      "pin_memory": true
    },
    "stage3_gather_16bit_weights_on_model_save": true
  },
  "communication":{
    "prescale_gradients": true
  },
  "fp16": {
    "enabled": true,
    "auto_cast": false,
    "loss_scale": 0,
    "initial_scale_power": 32,
    "loss_scale_window": 1000,
    "hysteresis": 2,
    "min_loss_scale": 1
  },
  "train_batch_size": "auto",
  "train_micro_batch_size_per_gpu": "auto",
  "wall_clock_breakdown": false,
  "zero_force_ds_cpu_optimizer": false
}
EOF

（可选）如果使用多台ECS实例进行训练，需配置hostfile。
本文使用一台ECS实例进行训练，可跳过此步骤。
如下示例表示配置两台ECS实例（GPU总数为8）时，需要填入每台ECS实例的内网IP和slots，其中slots表示进程数（即GPU数）。
```
cat > hostfile <<EOF
{private_ip1} slots=4
{private_ip2} slots=4
EOF
```

启动训练。

启动训练的命令脚本如下，alpaca_data.json为指令数据集文件，$MASTER_PORT请替换为2000-65535的随机端口号。

deepspeed --master_port=$MASTER_PORT --hostfile hostfile \
train.py \
--model_name_or_path ../llama-7b-hf \
--data_path ./alpaca_data.json \
--output_dir ./output \
--report_to none \
--num_train_epochs 1 \
--per_device_train_batch_size 2 \
--per_device_eval_batch_size 2 \
--gradient_accumulation_steps 8 \
--evaluation_strategy "no" \
--save_strategy "steps" \
--save_steps 400 \
--save_total_limit 2 \
--learning_rate 2e-5 \
--weight_decay 0. \
--warmup_ratio 0.03 \
--lr_scheduler_type "cosine" \
--logging_steps 1 \
--deepspeed ./ds_config.json \
--tf32 False \
--bf16 False \
--fp16

启动训练后预期返回如下：

说明

训练完成大概需要7小时左右，在tmux session中进行训练的过程中，如果断开了ECS连接，重新登录ECS实例后执行tmux attach命令即可恢复tmux session，查看训练进度。

效果展示

查看WebUI推理效果

查看原生预训练模型的推理效果。
1. 进入Conda环境。
```
conda activate llama_train
```
2. 使用原生checkpoint文件进行推理。
```
cd /root/LLaMA/text-generation-webui
ln -s /root/LLaMA/llama-7b-hf ./models/llama-7b-hf
```
3. 启动WebUI服务。
```
python /root/LLaMA/text-generation-webui/server.py --model llama-7b-hf --listen
```
  预期返回：
4. 打开本地浏览器，访问ECS实例的公网IP地址加7860端口，如101.200.XX.XX:7860。
5. 在Input框中输入问题（建议输入英语），单击Generate，在Output框获取结果。
  原生的预训练模型不能很好理解指令。示例如下：
等待训练完成后，查看指令微调后模型的推理效果。
1. 重新连接ECS实例。
2. 进入Conda环境。
```
conda activate llama_train
```
3. 使用训练完成的checkpoint文件进行推理。
```
cd /root/LLaMA/text-generation-webui
ln -s /root/LLaMA/stanford_alpaca/output/checkpoint-800 ./models/llama-7b-hf-800
```
4. 启动WebUI服务。
```
python /root/LLaMA/text-generation-webui/server.py --model llama-7b-hf-800 --listen
```
  预期返回：
5. 打开本地浏览器，访问ECS实例的公网IP地址加7860端口，如101.200.XX.XX:7860。
6. 单击Model页签，在Model模型列表中，选择指令微调后模型（如本文的llama-7b-hf-800）。
  当页面右下角显示Successfully loaded llama-7b-hf-800时，说明该模型已加载完成。
  说明
  llama-7b-hf-***后面的数字代表微调的step数，一般情况下，选择微调step数越大的模型，效果越好。
7. 在Input框中输入问题（建议输入英语），单击Generate，在Output框获取结果。
  指令微调后的模型能更好理解指令，并生成更合理的答案。示例如下：

查看AIACC加速效果

以下是使用2台ecs.gn7i-c32g1.32xlarge规格的ECS实例（2*4 NVIDIA A10 GPU），基于DeepSpeed进行训练时，是否启动AIACC的性能对比。s/it代表训练每个iteration的时间，时间越短代表训练速度越快。由下图可以看出启动AIACC后相比原生DeepSpeed提速35%左右。

说明

训练完成后，您可以在/root/LLaMA/stanford_alpaca/wandb/latest-run/files/output.log文件中了解性能。

使用DeepSpeed进行训练
使用DeepSpeed+AIACC进行训练

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