【AWS系列】使用 Amazon SageMaker 微调和部署 ChatGLM 模型

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。

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:

ChatGLM 总体介绍
ChatGLM 微调介绍
ChatGLM 环境设置
ChatGLM 微调训练
ChatGLM 部署测试

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一、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。

二、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。

三、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：代码仓库

1. 升级 Python SDK

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

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

四、ChatGLM 微调训练

4.1准备微调

1.克隆代码

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

2.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

3.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!")

4.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

4.2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。

1.模型微调参数

模型微调设置的关键参数如下:

前缀词长度：128
学习率：2e-2，确保 loss 在训练过程中下降
batch size：1
gradient accumulation step：16
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/"
}

2.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)

五、ChatGLM 部署测试

5.1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()

5.2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"])

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

2. 清除资源

predictor.delete_endpoint()

六、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，可以在未来更好地协助客户实现需求、提升业务价值。

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