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使用 Amazon SageMaker 微调和部署 ChatGLM 模型

2023-07-25

本篇文章主要介绍如何使用 Amazon SageMaker 进行 ChatGLM 模型部署和微调的示例。

这个示例主要包括:

  1. ChatGLM 总体介绍
  2. ChatGLM 微调介绍
  3. ChatGLM 环境设置
  4. ChatGLM 微调训练
  5. ChatGLM 部署测试

前言

大语言模型是一种基于深度学习技术的人工智能模型,可以追溯到早期的语言模型和机器翻译系统,直到最近,随着深度学习技术的崛起,大型预训练语言模型才开始引起广泛的关注。

大语言模型使用大规模的文本数据集进行预训练,从而学习到丰富的语言知识和语境理解能力。通过预训练和微调的方式,大语言模型可以用于各种自然语言处理任务,例如文本生成、机器翻译、问答系统、对话系统等。它们在许多领域都展示出了令人印象深刻的性能,并成为推动人工智能技术发展的重要驱动力。

ChatGLM 总体介绍

ChatGLM 模型是由清华大学开源的、支持中英双语问答的对话语言模型,并针对中文进行了优化。该模型基于 General Language Model(GLM)架构,具有 62 亿参数。结合模型量化技术,用户可以在消费级的显卡上进行本地部署。

ChatGLM 具备以下特点:

  • 充分的中英双语预训练:ChatGLM 在 1:1 比例的中英语料上训练了 1T 的 token 量,兼具双语能力。优化的模型架构和大小:修正了二维 RoPE 位置编码实现。6B(62 亿)的参数大小,也使得研究者和个人开发者自己微调和部署 ChatGLM 成为可能。较低的部署门槛:FP16 半精度下,ChatGLM 需要至少 13 GB 的显存进行推理,结合模型量化技术,这一需求可以进一步降低到 10GB(INT8) 和 6GB(INT4),使得 ChatGLM 可以部署在消费级显卡上。更长的序列长度:ChatGLM 序列长度达 2048,支持更长对话和应用。

ChatGLM 微调介绍

模型微调主要分为 Full Fine-Tune 和 PEFT(Performance-Efficient Fine-Tune),前者模型全部参数都会进行更新,训练时间较长,训练资源较大;而后者会冻结大部分参数、微调训练网络结构,常见的方式是 LoRA 和 P-Tuning v2。对于 ChatGLM 来说,选择 P-Tuning v2 进行模型微调,其网络结构如下:在 Transformers 的所有层均增加 Prompt/Prefix。

ChatGLM 环境设置

备注:项目中的示例代码均保存于代码仓库,地址如下:

https://github.com/GlockGao/aws-sagemaker-llm

1. 升级 Python SDK


pip install --upgrade boto3
pip install --upgrade sagemaker
pip install huggingface_hub

2. 获取运行时资源,包括区域、角色、账号、S3 桶等


import boto3
import sagemaker
from sagemaker import get_execution_role

sess = sagemaker.Session()
role = get_execution_role()
sagemaker_default_bucket = sess.default_bucket()

account = sess.boto_session.client('sts').get_caller_identity()['Account']
region = sess.boto_session.region_name

ChatGLM 微调训练

准备微调

克隆代码


rm -rf ChatGLM-6B
git clone https://github.com/THUDM/ChatGLM-6B.git
cd ChatGLM-6B
git checkout 163f94e160f08751545e3722730f1832d73b92d1

下载数据集

此处采用示例的广告数据集。根据输入实现广告语的输出,格式如下:


{
 'content': '类型#上衣版型#宽松版型#显瘦图案#线条衣样式#衬衫衣袖型#泡泡袖衣款式#抽绳',
 'summary': '这件衬衫的款式非常的宽松,利落的线条可以很好的隐藏身材上的小缺点,穿在身上有着很好的显瘦效果。领口装饰了一个可爱的抽绳,漂亮的绳结展现出了十足的个性,配合时尚的泡泡袖型,尽显女性甜美可爱的气息。'
}
# 下载 ADGEN 数据集
wget -O AdvertiseGen.tar.gz https://cloud.tsinghua.edu.cn/f/b3f119a008264b1cabd1/?dl=1

# 解压数据集
tar -xzvf AdvertiseGen.tar.gz

下载 ChatGLM 原始模型


from huggingface_hub import snapshot_download
from pathlib import Path


local_cache_path = Path('./model')
local_cache_path.mkdir(exist_ok=True)

model_name = 'THUDM/chatglm-6b'

# Only download pytorch checkpoint files
allow_patterns = ['*.json', '*.pt', '*.bin', '*.model', '*.py']

model_download_path = snapshot_download(
    repo_id=model_name,
    cache_dir=local_cache_path,
    allow_patterns=allow_patterns,
)

# Get the model files path
import os
from glob import glob

local_model_path = None

paths = os.walk(r'./model')
for root, dirs, files in paths:
    for file in files:
        if file == 'config.json':
            # print(os.path.join(root, file))
            local_model_path = str(os.path.join(root, file))[0:-11]
            print(local_model_path)
if local_model_path == None:
    print('Model download may failed, please check prior step!')

拷贝模型和数据到 S3


chmod +x ./s5cmd
./s5cmd sync ${local_model_path} s3://${sagemaker_default_bucket}/llm/models/chatglm/original-6B/
./s5cmd sync ./AdvertiseGen/ s3://${sagemaker_default_bucket}/llm/datasets/chatglm/AdvertiseGen/

rm -rf model
rm -rf AdvertiseGen
rm -rf AdvertiseGen.tar.gz

模型微调

模型的微调使用 P-Tuning v2,以实现成本和效果的平衡。

模型微调更改的源代码较多,具体可以参考上述 git 仓库。

模型微调参数

模型微调设置的关键参数如下:

  1. 前缀词长度:128
  2. 学习率:2e-2,确保 loss 在训练过程中下降
  3. batch size:1
  4. gradient accumulation step:16
  5. 训练步长:50,步长仅设置为 50 步,已经可以看出比较明显的微调结果
import time
from sagemaker.huggingface import HuggingFace


PRE_SEQ_LEN=128
LR=2e-2
BATCH_SIZE=1
GRADIENT_ACCUMULATION_STEPS=16
TRAIN_STEPS=50

job_name = f'huggingface-chatglm-finetune-ptuning-{time.strftime('%Y-%m-%d-%H-%M-%S', time.localtime())}'

instance_type  = 'ml.g4dn.2xlarge'
instance_count = 1

# 基础模型存放地址
model_name_or_path = 's3://{}/llm/models/chatglm/original-6B/'.format(sagemaker_default_bucket)

# 微调模型输出地址
output_dir         = '/opt/ml/model/adgen-chatglm-6b-ft'
model_s3_path      = 's3://{}/llm/models/chatglm/finetune-ptuning-adgen/'.format(sagemaker_default_bucket)

# 模型环境变量设置
environment = {
    'PYTORCH_CUDA_ALLOC_CONF': 'max_split_size_mb:32',
    'TRAIN_DATASET'          : '/opt/ml/input/data/AdvertiseGen/train.json',
    'TEST_DATASET'           : '/opt/ml/input/data/AdvertiseGen/dev.json',
    'PROMPT_COLUMN'          : 'content',
    'RESPONSE_COLUMN'        : 'summary',
    'MODEL_NAME_OR_PATH'     : model_name_or_path,
    'OUTPUT_DIR'             : output_dir,
    'MODEL_OUTPUT_S3_PATH'   : model_s3_path,
    'TRAIN_STEPS'            : '50'
}

inputs = {
   'AdvertiseGen': f's3://{sagemaker_default_bucket}/llm/datasets/chatglm/AdvertiseGen/'
}

开启模型微调


huggingface_estimator = HuggingFace(
    entry_point          = 'sm_ptune_train.py',
    source_dir           = './ChatGLM-6B/ptuning',
    instance_type        = instance_type,
    instance_count       = instance_count,
    base_job_name        = job_name,
    role                 = role,
    script_mode          = True,
    transformers_version = '4.26',
    pytorch_version      = '1.13',
    py_version           = 'py39',
    environment          = environment
)

huggingface_estimator.fit(inputs=inputs)

ChatGLM 部署测试

模型部署

1. 准备 Dummy 模型


!touch dummy
!tar czvf model.tar.gz dummy
assets_dir = 's3://{0}/{1}/assets/'.format(sagemaker_default_bucket, 'chatglm')
model_data = 's3://{0}/{1}/assets/model.tar.gz'.format(sagemaker_default_bucket, 'chatglm')
!aws s3 cp model.tar.gz $assets_dir
!rm -f dummy model.tar.gz

2. 配置模型参数

from sagemaker.pytorch.model import PyTorchModel

model_name                  = None
entry_point                 = 'chatglm-inference-finetune.py'
framework_version           = '1.13.1'
py_version                  = 'py39'
base_model_name_or_path     = 's3://{}/llm/models/chatglm/original-6B/'.format(sagemaker_default_bucket)
finetune_model_name_or_path = 's3://{}/llm/models/chatglm/finetune-ptuning-adgen/adgen-chatglm-6b-ft/checkpoint-50/pytorch_model.bin'.format(sagemaker_default_bucket)

# 模型环境变量设置
model_environment  = {
    'SAGEMAKER_MODEL_SERVER_TIMEOUT': '600',
    'SAGEMAKER_MODEL_SERVER_WORKERS': '1',
    'MODEL_NAME_OR_PATH'            : base_model_name_or_path,
    'PRE_SEQ_LEN'                   : '128',
    'FINETUNE_MODEL_NAME_OR_PATH'   : finetune_model_name_or_path,
}

model = PyTorchModel(
    name              = model_name,
    model_data        = model_data,
    entry_point       = entry_point,
    source_dir        = './code',
    role              = role,
    framework_version = framework_version, 
    py_version        = py_version,
    env               = model_environment
)

3. 部署微调模型

from sagemaker.serializers import JSONSerializer
from sagemaker.deserializers import JSONDeserializer

endpoint_name         = None
instance_type         = 'ml.g4dn.2xlarge'
instance_count        = 1

predictor = model.deploy(
    endpoint_name          = endpoint_name,
    instance_type          = instance_type, 
    initial_instance_count = instance_count,
    serializer             = JSONSerializer(),
    deserializer           = JSONDeserializer()
)

4. 其中关键的模型加载代码如下:加载原始的 ChatGLM 模型、同时加载 FineTune 的 PrefixEncoder 参数共同进行推理


import torch
import os

from transformers import AutoConfig, AutoModel, AutoTokenizer

# 载入Tokenizer
tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained('THUDM/chatglm-6b', trust_remote_code=True)

# 如果需要加载的是新 Checkpoint(只包含 PrefixEncoder 参数):
config = AutoConfig.from_pretrained('THUDM/chatglm-6b', trust_remote_code=True, pre_seq_len=128)
model = AutoModel.from_pretrained('THUDM/chatglm-6b', config=config, trust_remote_code=True)
prefix_state_dict = torch.load(os.path.join(CHECKPOINT_PATH, 'pytorch_model.bin'))
new_prefix_state_dict = {}
for k, v in prefix_state_dict.items():
    if k.startswith('transformer.prefix_encoder.'):
        new_prefix_state_dict[k[len('transformer.prefix_encoder.'):]] = v
model.transformer.prefix_encoder.load_state_dict(new_prefix_state_dict)

model = model.quantize(4)
model.half().cuda()

模型微调前后对比

1. 模型测试


 inputs = {
    'ask': '类型#上衣*材质#牛仔布*颜色#白色*风格#简约*图案#刺绣*衣样式#外套*衣款式#破洞'

}

response = predictor.predict(inputs)
print(response['answer'])

2. 对比原始 ChatGLM 模型,对于相同的输入,输出更偏广告词,而不是单纯的语义提取

3. 清除资源


predictor.delete_endpoint()

总结

大语言模型方兴未艾,正在以各种方式改变和影响着整个世界。客户拥抱大语言模型,亚马逊云科技团队同样在深耕客户需求和大语言模型技术,可以在未来更好的协助客户实现需求、提升业务价值。



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