前言

本章我们将通过 LLaMA-Factory 具体实践大模型训练的三个阶段，包括：预训练、监督微调和偏好纠正。

大模型训练回顾

训练目标

训练一个医疗大模型

训练过程实施

准备训练框架

LLaMA Factory是一款开源低代码大模型微调框架，集成了业界最广泛使用的微调技术，支持通过Web UI界面零代码微调大模型，目前已经成为开源社区内最受欢迎的微调框架，GitHub星标超过2万。

运行环境要求

• 硬件：
  • GPU：推荐使用24GB显存的显卡或者更高配置
• 软件：
  • python：3.10
  • pytorch：2.1.2 + cuda12.1
  • 操作系统：Ubuntu 22.04

推荐选择DSW官方镜像：modelscope:1.14.0-pytorch2.1.2-gpu-py310-cu121-ubuntu22.04

下载训练框架

第一步：登录ModelScope平台，启动PAI-DSW的GPU环境，并进入容器。

第二步：在容器中，通过命令行拉取代码。

# 拉取代码
git clone --depth 1 https://github.com/hiyouga/LLaMA-Factory.git

# 进入代码目录
cd LLaMA-Factory

# 安装依赖
pip install -e ".[torch,metrics]"

第三步：检查环境是否安装成功。

llamafactory-cli version

正常安装成功显示如下：

1. 如果安装不成功，需要根据提示信息进行逐个问题解决。
2. 一般情况下，在ModelScope平台中，一般会出现Keras 版本不匹配的问题，可以运行pip install tf-keras解决。

第四步：进行端口映射命令
由于阿里云平台的端口映射似乎存在问题，这会导致启动LLaMA Factory的Web界面显示异常，所以需要手动在命令行运行如下命令：

export GRADIO_SERVER_PORT=7860 GRADIO_ROOT_PATH=/${JUPYTER_NAME}/proxy/7860/

第五步：命令行下运行命令，启动WebUI界面

llamafactory-cli webui

启动后，点击返回信息中的http://0.0.0.0:7860，可以看到Web界面。

准备训练模型

选择模型

在开展大模型训练之前，由于我们不能从零开始训练一个大模型(时间及资源都不允许！)，所以我们需要选择一个已经训练好的模型，作为基础模型进行训练。

在ModelScope平台，我们选择Qwen2-0.5B模型作为底座模型。

下载模型

第一步：拉取代码

git clone https://www.modelscope.cn/qwen/Qwen2-0.5B.git

第二步：在LLaMA-Factory下创建models目录，方便后续模型都维护在该目录下。

第三步：移动模型目录到LLaMA-Factory的models目录下。

LLaMA-Factory/
|-models/
    |-Qwen2-0.5B/

验证模型

第一步：在LLaMA-Factory的WebUI界面，进行相关配置。

• Model name: Qwen2-0.5B
• Model path: models/Qwen2-0.5B

models/Qwen2-0.5B 对应 下载模型 第三步中的路径。由于Linux系统是大小写敏感，所以需要特别注意页面配置路径与实际路径大小写要保持一致。

第二步：切换Tab为 Chat ， 点击 Load model按钮。
模型加载成功后，会显示如下界面。

如果出现错误，可以通过切换到启动LLaMA Factory的命令行查看日志信息排查问题。

第三步：在Chat的对话框中，输入简单信息验证模型能否使用。

由于当前加载的Qwen2-0.5B是一个基础模型，所以其对话能力会非常弱，这里我们主要是验证模型加载的整体流程是否通顺。

第1阶段：预训练

❗由于大模型的预训练需要数千个GPU并持续数月的时间，所以一般情况下实际工作中并不会涉及到预训练，本篇文章我们只做的简单流程体验。

准备训练数据

说明：LLaMa-Factory的Github上有训练数据格式的详细说明，请见README_zh。

• 预训练数据格式：

[
  {"text": "document"},
  {"text": "document"}
]

• 数据集样例：

按照数据集样例，我们准备如下的自定义预训练数据集，保存到data/custom_pt_train_data.json。

[
  {"text": "患者在过去的五年中多次出现头痛症状。"},
  {"text": "研究表明，适量运动有助于改善心血管健康。"},
  {"text": "高血压患者需定期监测血压水平。"},
  {"text": "糖尿病患者应注意饮食控制和胰岛素使用。"},
  {"text": "流感疫苗每年接种可以有效预防流感。"},
  {"text": "保持良好的睡眠习惯对心理健康至关重要。"},
  {"text": "慢性咳嗽可能是肺部疾病的早期征兆。"},
  {"text": "定期体检可以帮助早期发现健康问题。"},
  {"text": "心理咨询对缓解焦虑和抑郁症状有效。"},
  {"text": "饮食中增加纤维素有助于消化系统健康。"},
  {"text": "适量饮水对维持身体正常功能非常重要。"},
  {"text": "戒烟可以显著降低患肺癌的风险。"},
  {"text": "高胆固醇水平可能导致心脏病。"},
  {"text": "保持健康体重有助于降低多种疾病风险。"},
  {"text": "心理健康与身体健康密切相关。"},
  {"text": "儿童应定期进行视力和听力检查。"},
  {"text": "老年人易患骨质疏松症，需注意补钙。"},
  {"text": "过度饮酒会对肝脏造成严重损害。"},
  {"text": "心脏病患者应遵循医生的治疗方案。"},
  {"text": "良好的饮食习惯可以改善生活质量。"},
  {"text": "运动可以帮助减少压力和焦虑。"},
  {"text": "戒烟后，肺部功能会逐渐恢复。"},
  {"text": "高血糖可能导致多种并发症。"},
  {"text": "定期锻炼有助于提高免疫力。"},
  {"text": "适量的社交活动可以提高生活满意度。"},
  {"text": "健康的生活习惯可以改善整体健康状况。"},
  {"text": "心理健康教育应引起全社会的重视。"}
]

注册自定义数据

根据LLaMa-Factory的README，我们需要在dataset_info.json中按照以下格式注册自定义的数据集。

• 数据集注册格式：

"数据集名称": {
  "file_name": "data.json",
  "columns": {
    "prompt": "text"
  }
}

我们在data/dataset_info.json中添加如下数据集：

"custom_pt_train_data": {
  "file_name": "custom_pt_train_data.json",
  "columns": {
    "prompt": "text"
  }
}

预览训练数据

在 LLaMa-Factory的WebUI界面上，选择Dataset为 custom_pt_train_data，点击Preview dataset按钮，预览数据集。

配置训练参数

• Model name: Qwen2-0.5B
• Model path: models/Qwen2-0.5B
• Finetuning method: full
• Stage : Pre-Training
• Dataset: custom_pt_train_data , c4_demo, wikipedia_zh
• Output dir: Qwen2_pretrain_output_demo1

参数简要说明：

• Finetuning method代表微调的方法：
  • full: 完全微调模型的所有参数。
  • Freeze：冻结模型的某些层或所有层，仅微调特定的参数。
  • LoRA (Low-Rank Adaptation):在不改变原始模型参数的情况下，通过添加少量的可训练参数来适应新任务。
• Stage 代表训练的阶段：
  • Pre-Training: 预训练阶段。
  • Supervised Fine-Tuning: 微调阶段。
  • Reward Model: 奖励模型是一个过程，通过构建一个模型来预测给定输入的奖励值，通过训练奖励模型，可以为后续的强化学习提供一个目标。
  • PPO (Proximal Policy Optimization): PPO是一种强化学习算法，旨在优化策略（即模型的行为），以最大化预期奖励。
  • DPO (Direct Preference Optimization): DPO是一种直接优化偏好的方法，通常用于根据人类反馈直接调整模型的输出。
  • KTO (Knowledge Transfer Optimization): KTO指的是知识迁移优化，旨在从一个任务或模型中迁移知识到另一个任务或模型。

启动训练

点击Preview Command预览命令行无误后，点击Start即可开启训练。

如果启动训练失败，可以通过切换到启动LLaMA Factory的命令行查看日志信息排查问题。
例如：我首次启动时报错如下：

# ConnectionError: Couldn't reach 'pleisto/wikipedia-cn-20230720-filtered' on the Hub (ConnectionError)

这个问题是因为加载wikipedia-cn-20230720-filtered数据集时，由于网络问题，导致无法加载。因此，本着将训练流程跑通，我将数据集改为wiki_demo后运行，即可正常训练。

正常训练过程：

第2阶段：监督微调

准备训练数据

SFT 的数据格式有多种，例如：Alpaca格式、OpenAI格式等。

其中Alpaca格式如下：

[
  {
    "instruction": "human instruction (required)",
    "input": "human input (optional)",
    "output": "model response (required)",
    "system": "system prompt (optional)",
    "history": [
      ["human instruction in the first round (optional)", "model response in the first round (optional)"],
      ["human instruction in the second round (optional)", "model response in the second round (optional)"]
    ]
  }
]

根据以上的数据格式，我们在ModelScope的数据集找到中文医疗对话数据-Chinese-medical-dialogue符合上述格式。

# 在data目录下使用git命令拉取数据集
git clone https://www.modelscope.cn/datasets/xiaofengalg/Chinese-medical-dialogue.git

注册自定义数据

在dataset_info.json中添加如下数据集：

  "custom_sft_train_data": {
  "file_name": "Chinese-medical-dialogue/data/train_0001_of_0001.json",
  "columns": {
    "prompt": "instruction",
    "query": "input",
    "response": "output"
    }
  },

预览训练数据

通过Preview dataset按钮预览数据集。

配置训练参数

• Model name: Qwen2-0.5B
• Model path: saves/Qwen2-0.5B/full/Qwen2_pretrain_output_demo1
• Finetuning method: full
• Stage : Supervised Fine-Tuning
• Dataset: custom_sft_train_data
• Output dir: Qwen2_sft_output_demo1

配置参数说明：

• Model path：我们选择第1阶段预训练模型的输出目录。
• Stage：这一阶段，因为我们要进行微调，选择Supervised Fine-Tuning。
• Output dir: 更换一个新的输出路径，以便后续开展第3阶段训练，例如：Qwen2_sft_output_demo1

启动训练

点击Preview Command预览命令行

llamafactory-cli train 
    --stage sft 
    --do_train True 
    --model_name_or_path saves/Qwen2-0.5B/full/Qwen2_pretrain_output_demo1 
    --preprocessing_num_workers 16 
    --finetuning_type full 
    --template default 
    --flash_attn auto 
    --dataset_dir data 
    --dataset custom_sft_train_data 
    --cutoff_len 1024 
    --learning_rate 5e-05 
    --num_train_epochs 3.0 
    --max_samples 100000 
    --per_device_train_batch_size 2 
    --gradient_accumulation_steps 8 
    --lr_scheduler_type cosine 
    --max_grad_norm 1.0 
    --logging_steps 5 
    --save_steps 100 
    --warmup_steps 0 
    --optim adamw_torch 
    --packing False 
    --report_to none 
    --output_dir saves/Qwen2-0.5B/full/Qwen2_sft_output_demo1 
    --bf16 True 
    --plot_loss True 
    --ddp_timeout 180000000 
    --include_num_input_tokens_seen True 

补充说明：

• --logging_steps 5: 每 5 步记录一次训练日志。
• --save_steps 100: 每 100 步保存一次模型检查点。

这里最好将save_steps 设置大一点，否则训练过程会生成非常多的训练日志，导致硬盘空间不足而训练终止。

命令行确认无误后，点击Start即可开启训练。

训练过程中，记得实时关注资源的消耗情况：

• 显存：使用watch -n 1 nvidia-smi 实时查看显存开销。
• 硬盘：使用watch -n 1 df -h /mnt 实施查看/mnt分区的磁盘使用情况。

历时5小时30分钟后，模型终于训练完毕。（大模型的训练果然是一个烧钱💰的过程）

验证模型

1. 在LLaMA Factory的WebUI界面上，切换至Chat界面
2. Model path: 输入刚才训练模型的输出目录，即saves/Qwen2-0.5B/full/Qwen2_sft_output_demo1
3. 其他配置保持默认不变；
4. 点击Load model，待模型加载成功后，输入看病相关的信息，测试模型的能力。

第3阶段：偏好纠正

准备训练数据

• 纠正偏好数据格式：

[
  {
    "instruction": "human instruction (required)",
    "input": "human input (optional)",
    "chosen": "chosen answer (required)",
    "rejected": "rejected answer (required)"
  }
]

按照上述数据格式，我们借助其他的大模型生成20条训练数据并保存到data/custom_rlhf_train_data.json。

[
  {
    "instruction": "请提供一种常见的感冒药。",
    "input": "我需要一种能缓解咳嗽的药。",
    "chosen": "感冒药如对乙酰氨基酚可以缓解症状。",
    "rejected": "我不知道有什么药。"
  },
  {
    "instruction": "解释一下高血压的危害。",
    "input": "高血压对身体有什么影响？",
    "chosen": "高血压会增加心脏病和中风的风险。",
    "rejected": "高血压没什么大不了的。"
  },
  {
    "instruction": "推荐一种健康的饮食习惯。",
    "input": "我想减肥，应该吃什么？",
    "chosen": "建议多吃水果和蔬菜，减少糖分摄入。",
    "rejected": "只吃沙拉就可以了。"
  },
  {
    "instruction": "描述糖尿病的症状。",
    "input": "糖尿病有什么明显的症状？",
    "chosen": "常见症状包括口渴、频繁排尿和疲劳。",
    "rejected": "没有什么特别的症状。"
  },
  {
    "instruction": "如何预防流感？",
    "input": "我应该怎么做才能不得流感？",
    "chosen": "接种流感疫苗和勤洗手是有效的预防措施。",
    "rejected": "只要不出门就行了。"
  },
  {
    "instruction": "解释一下心脏病的风险因素。",
    "input": "心脏病的危险因素有哪些？",
    "chosen": "包括高血压、高胆固醇和吸烟。",
    "rejected": "心脏病与生活方式无关。"
  },
  {
    "instruction": "如何缓解焦虑？",
    "input": "我感到很焦虑，有什么建议？",
    "chosen": "尝试深呼吸练习和规律锻炼。",
    "rejected": "焦虑没什么好担心的。"
  },
  {
    "instruction": "推荐一些适合老年人的锻炼方式。",
    "input": "老年人适合什么运动？",
    "chosen": "散步、游泳和太极都是很好的选择。",
    "rejected": "老年人不需要运动。"
  },
  {
    "instruction": "解释什么是过敏反应。",
    "input": "过敏反应是什么？",
    "chosen": "是免疫系统对某些物质的异常反应。",
    "rejected": "过敏反应就是感冒。"
  },
  {
    "instruction": "如何保持心理健康？",
    "input": "我应该怎么照顾自己的心理健康？",
    "chosen": "定期与朋友交流和寻求专业帮助是很重要的。",
    "rejected": "心理健康不重要。"
  },
  {
    "instruction": "描述高胆固醇的影响。",
    "input": "高胆固醇对身体有什么影响？",
    "chosen": "可能导致动脉硬化和心脏病。",
    "rejected": "高胆固醇没什么影响。"
  },
  {
    "instruction": "如何识别抑郁症？",
    "input": "抑郁症的症状有哪些？",
    "chosen": "包括持续的悲伤、失去兴趣和疲惫感。",
    "rejected": "抑郁只是心情不好。"
  },
  {
    "instruction": "建议如何提高免疫力。",
    "input": "我想增强免疫力，有什么建议？",
    "chosen": "保持均衡饮食、充足睡眠和适量运动。",
    "rejected": "吃药就能提高免疫力。"
  },
  {
    "instruction": "讲解什么是癌症筛查。",
    "input": "癌症筛查是什么？",
    "chosen": "是通过检测早期发现癌症的过程。",
    "rejected": "癌症筛查没必要。"
  },
  {
    "instruction": "如何处理压力？",
    "input": "我压力很大，怎么办？",
    "chosen": "可以尝试冥想和时间管理技巧。",
    "rejected": "压力是正常的，不必处理。"
  },
  {
    "instruction": "解释什么是肥胖。",
    "input": "肥胖是什么？",
    "chosen": "是体重超过健康范围的状态，通常由多种因素造成。",
    "rejected": "肥胖只是吃得多。"
  },
  {
    "instruction": "如何进行健康检查？",
    "input": "健康检查包括什么？",
    "chosen": "通常包括体检、血液检查和必要的影像学检查。",
    "rejected": "健康检查不重要。"
  },
  {
    "instruction": "推荐一些抗氧化的食物。",
    "input": "哪些食物富含抗氧化剂？",
    "chosen": "蓝莓、坚果和绿茶都是很好的选择。",
    "rejected": "抗氧化食物没什么特别。"
  },
  {
    "instruction": "解释什么是慢性病。",
    "input": "慢性病是什么？",
    "chosen": "是长期存在且通常无法完全治愈的疾病。",
    "rejected": "慢性病就是普通病。"
  }
]

注册自定义数据

在dataset_info.json中，注册新添加的custom_rlhf_train_data.json数据集。

  "custom_rlhf_train_data": {
    "file_name": "custom_rlhf_train_data.json",
    "ranking": true,
    "columns": {
      "prompt": "instruction",
      "query": "input",
      "chosen": "chosen",
      "rejected": "rejected"
    }
  },

配置训练参数

第三阶段有两种训练方式：Reward Model + PPO 和 DPO，这两种方式我们都做一下尝试。

策略1：Reward Model + PPO

第一步：先训练Reward Model

• Finetuning method: 选择lora (因为是训练补丁，所以此处一定要选择为lora)
• Stage: 选择Reward Modeling
• Dataset: 选择刚才上传 custom_rlhf_train_data.json
• Output dir：设置一个新的输出目录，例如：Qwen2_rm_output_demo1

训练完毕后，会在save下生成一个补丁。

第二步：通过PPO+第一步训练时的Reward Model，具体配置方法为：

• Finetuning method: 选择lora (因为是训练补丁，所以此处一定要选择为lora)
• Stage: 选择Supervised Fine-tuning
• Dataset: 由于这一过程本质是SFT训练，所以数据集选择 custom_sft_train_data.json。
• Reward model: 在RLHF configurations中，设置为第一步训练的输出目录，即Qwen2_rm_output_demo1
• Output dir：设置一个新的输出目录，例如：Qwen2_ppo_output_demo1

训练完毕后，同样会在save下生成一个补丁。

第三步：将Lora补丁与原始模型合并导出

1. 切换到Chat标签下
2. Model path: 选择第二阶段的输出，即：saves/Qwen2-0.5B/full/Qwen2_sft_output_demo1
3. Checkpoint path: 选择上面第二步的输出，即 Qwen2_ppo_output_demo1
4. 点击Load model，待模型加载成功后，测试模型
5. 切换至Export标签下
6. Export path：设置一个新的路径，例如Qwen2_final_output_demo1
7. 点击Export按钮

最终，会在LLaMa Factory中，生成导出的目录文件，该文件即为最终训练的模型。

策略2：直接使用DPO训练

第一步：直接配置DPO训练参数

• Finetuning method: 选择lora
• Stage: 选择DPO
• Dataset: 选择刚才上传 custom_rlhf_train_data.json
• Output dir：设置一个新的输出目录，例如：Qwen2_dpo_output_demo1

训练完毕后，会在save下生成一个补丁。

第二步：将Lora补丁与第二阶段训练的模型输出合并导出。(该步骤与上面策略1的方法类似，此处不再赘述)

至此，经过大模型的三个阶段，我们完成了一个医疗大模型的训练。

附录

TeleChat-PTD数据集

如果涉及到从零开始训练大模型的话，预训练数据集可以参考了解 TeleChat-PTD 数据集。

数据集简介：

• TeleChat-PTD 是由电信星辰大模型TeleChat预训练语料中抽取出的的综合性大规模中文数据集。
• 数据集地址：https://modelscope.cn/datasets/TeleAI/TeleChat-PTD
• 数据集规模：2.7亿
• 数据集类型：纯中文文本构成
• 数据集来源：网页、书籍、官方媒体等
• 数据集大小：原始大小约1TB，压缩后480G，共189个文件。

数据集特点：

• 该数据集是以 JSON Lines 格式（.jsonl）存储的，每一行都是一个独立的 JSON 对象。
• 每个 JSON 对象包含一个键为 "data" 的字段:

{
  "data": "文本内容"
}

数据集内容预览：

内容小结

• LLaMA-Factory是一个开源的、可自定义的、可扩展的、可部署的、可训练的大模型训练平台。
• LLaMA-Factory的训练流程分为3个阶段：预训练、监督微调、偏好纠正。
• 训练过程的大致步骤为：
  • 按照LLaMA-Factory官方README文档的数据格式，准备训练数据；
  • 按照LlaMA-Factory官方README文档，在的dataset_info.json文件，注册自定义数据；
  • 根据训练阶段配置训练参数，包括模型名称、模型路径、训练方法、数据集、输出目录等；
  • 预览训练命名无误后，启动训练。
  • 如果启动训练失败，可以通过切换到启动LLaMA Factory的命令行查看日志信息排查问题。

参考资料

Github：LLaMA-Factory的README文件