使用LlamaFactory进行模型微调

news2024/10/12 1:40:58

使用LlamaFactory进行模型微调

简介

论文地址：https://arxiv.org/pdf/2403.13372

仓库地址：https://github.com/hiyouga/LLaMA-Factory/tree/main

名词解释

1. 预训练 (Pre-training, PT)

预训练是指模型在大规模无监督数据集上进行初步训练的过程。数据通常由互联网上的文本构成，没有明确的标签。模型通过预测下一个词来学习语言的语法、语义和常识知识。

  • 目标：通过大量的文本数据学习词与词之间的关系，获得广泛的语言理解能力。
  • 训练方式：无监督学习。模型根据已知上下文预测下一个词，并通过这个预测结果不断调整自身的参数。
  • 结果：预训练后的模型具备了基本的语言生成和理解能力，但缺乏完成特定任务的精细调整。

2. 指令微调 (Supervised Fine-tuning, SFT)

指令微调是在预训练的基础上，使用有监督数据对模型进行精细调整的过程。这里的数据是特定任务的数据集，通常包含了人类标注的输入-输出对，指导模型如何在特定指令下工作。

  • 目标：提升模型在特定任务上的表现，让模型更好地理解和执行特定指令。
  • 训练方式：有监督学习。模型根据给定的输入和预期的输出调整参数，以便能够在类似场景下更准确地执行任务。
  • 结果：模型在特定任务（如回答问题、翻译、摘要等）上具有更好的性能和准确性。

3. 基于人工反馈的对齐 (Reinforcement Learning with Human Feedback, RLHF)

RLHF 是通过引入人工反馈，进一步调整模型行为，使其生成的内容更加符合人类期望的一个阶段。具体来说，人类会对模型的输出进行评估，模型根据这些反馈进行强化学习调整。

  • 目标：让模型的输出更符合人类偏好或社会价值观，并减少不当或有害的输出。
  • 训练方式：强化学习。模型会生成多个候选答案，并由人类评估这些答案的质量。基于这些评价，模型会通过强化学习算法（如Proximal Policy Optimization, PPO）调整生成策略。
  • 结果：模型不仅能够理解指令，还能产生与人类偏好对齐的答案。RLHF 在模型的安全性和伦理方面也有很大的作用。

背景

开源大模型如LLaMA，Qwen，Baichuan等主要都是使用通用数据进行训练而来，其对于不同下游的使用场景和垂直领域的效果有待进一步提升，衍生出了微调训练相关的需求，包含预训练（pt），指令微调（sft），基于人工反馈的对齐（rlhf）等全链路。但大模型训练对于显存和算力的要求较高，同时也需要下游开发者对大模型本身的技术有一定了解，具有一定的门槛。

LLaMA-Factory整合主流的各种高效训练微调技术，适配市场主流开源模型，形成一个功能丰富，适配性好的训练框架。项目提供了多个高层次抽象的调用接口，包含多阶段训练，推理测试，benchmark评测，API Server等，使开发者开箱即用。同时提供了基于gradio的网页版工作台，方便初学者可以迅速上手操作，开发出自己的第一个模型。

环境准备

colab

使用google的colab可以快速且免费地使用LlamaFactory进行模型微调。

https://colab.research.google.com/drive/1d5KQtbemerlSDSxZIfAaWXhKr30QypiK?usp=sharing
在这里插入图片描述

本地机器

  1. 本地运行需要必要的cuda和pytorch，如果你在容器里运行，可以直接使用nvidia的pytorch镜像：nvcr.io/nvidia/pytorch:24.05-py3
  2. 安装LlamaFactory
export PIP_INDEX_URL=https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
export USE_MODELSCOPE_HUB=1
export MODELSCOPE_CACHE=/data/modelscope
git clone --depth 1 https://github.com/hiyouga/LLaMA-Factory.git

cd LLaMA-Factory
pip install -e ".[torch,metrics,modelscope]"

llamafactory-cli webui

数据集

LLamaFactory内置了一些常用的数据集，可以直接在现有的数据集上修改，也可以自己扩充新的数据集，详细参考：https://github.com/hiyouga/LLaMA-Factory/blob/main/data/README_zh.md

这里直接用身份验证数据集，修改模型的身份去验证微调效果：

import json

cd /content/LLaMA-Factory/

NAME = "测试AI"
AUTHOR = "测试科技"

with open("data/identity.json", "r", encoding="utf-8") as f:
  dataset = json.load(f)

for sample in dataset:
  sample["output"] = sample["output"].replace("{{"+ "name" + "}}", NAME).replace("{{"+ "author" + "}}", AUTHOR)

with open("data/identity.json", "w", encoding="utf-8") as f:
  json.dump(dataset, f, indent=2, ensure_ascii=False)

目前LLamaFactory支持两种数据集：Alpaca 格式、Sharegpt 格式。相较于 alpaca 格式的数据集，sharegpt 格式支持更多的角色种类，例如 human、gpt、observation、function 等等。

Alpaca格式

指令微调 (Supervised Fine-tuning, SFT) 格式

在指令监督微调时，instruction 列对应的内容会与 input 列对应的内容拼接后作为人类指令，即人类指令为 instruction\ninput。而 output 列对应的内容为模型回答。

如果指定，system 列对应的内容将被作为系统提示词。

history 列是由多个字符串二元组构成的列表，分别代表历史消息中每轮对话的指令和回答。注意在指令监督微调时，历史消息中的回答内容也会被用于模型学习。

[
  {
    "instruction": "人类指令（必填）",
    "input": "人类输入（选填）",
    "output": "模型回答（必填）",
    "system": "系统提示词（选填）",
    "history": [
      ["第一轮指令（选填）", "第一轮回答（选填）"],
      ["第二轮指令（选填）", "第二轮回答（选填）"]
    ]
  }
]

预训练 (Pre-training, PT) 格式

在预训练时，只有 text 列中的内容会用于模型学习。

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

偏好数据集

偏好数据集用于奖励模型训练、DPO 训练、ORPO 训练和 SimPO 训练。

它需要在 chosen 列中提供更优的回答，并在 rejected 列中提供更差的回答。

[
  {
    "instruction": "人类指令（必填）",
    "input": "人类输入（选填）",
    "chosen": "优质回答（必填）",
    "rejected": "劣质回答（必填）"
  }
]

Sharegpt格式

指令微调 (Supervised Fine-tuning, SFT) 格式

相比 alpaca 格式的数据集，sharegpt 格式支持更多的角色种类，例如 human、gpt、observation、function 等等。它们构成一个对象列表呈现在 conversations 列中。

注意其中 human 和 observation 必须出现在奇数位置，gpt 和 function 必须出现在偶数位置。

[
  {
    "conversations": [
      {
        "from": "human",
        "value": "人类指令"
      },
      {
        "from": "function_call",
        "value": "工具参数"
      },
      {
        "from": "observation",
        "value": "工具结果"
      },
      {
        "from": "gpt",
        "value": "模型回答"
      }
    ],
    "system": "系统提示词（选填）",
    "tools": "工具描述（选填）"
  }
]

偏好数据集

[
  {
    "conversations": [
      {
        "from": "human",
        "value": "人类指令"
      },
      {
        "from": "gpt",
        "value": "模型回答"
      },
      {
        "from": "human",
        "value": "人类指令"
      }
    ],
    "chosen": {
      "from": "gpt",
      "value": "优质回答"
    },
    "rejected": {
      "from": "gpt",
      "value": "劣质回答"
    }
  }
]

微调

开始微调

可以通过gradio页面直接微调

# 启动gradio，使用7860端口访问
llamafactory-cli webui

选择微调模型和数据集

在这里插入图片描述

开始微调
在这里插入图片描述

微调完成后的文件存在项目目录的saves文件夹下。

判断微调效果

可以通过看损失曲线是否收敛来判断本次训练的效果，如果收敛不好，则需要考虑调小学习率、减少梯度累积、增加训练轮数等方式。以下是一些损失较大的图例（需要修改参数重新微调）。

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

验证微调效果

在这里插入图片描述

微调参数解释

梯度累积 (gradient_accumulation_steps)

模型会在每次处理一个小批次后，不立即更新权重，而是先将每次的小批次梯度累积起来，直到累积到设定的次数为止（例如，4或8），然后再一次性执行权重更新。这样做的主要原因是为了减少显存占用。如果你的显存较为充裕，想要快速更新权重，可以选择较小的值，比如 4，否则可以选择较大的值，比如 8。

学习率 (learning_rate)

更大的学习率意味着模型每次更新的幅度更大，收敛速度会较快。然而，过大的学习率可能会导致模型在损失函数的表面上跳动过大，甚至错过全局最优解，导致模型发散或收敛到局部最优解。

5e-5：适合在模型刚开始训练时使用，或者用于一些简单任务和数据集较小的场景。较大的学习率可以帮助模型快速进入一个较好的区域，减少训练时间。

5e-6：适合在微调阶段使用，特别是当你在较大的预训练模型上进行微调时，小的学习率更为合适。因为大模型通常已经学习到了大量的知识，微调阶段只需要进行小幅度的调整，过大的学习率反而可能破坏模型原有的良好性能。

训练轮次 (training_epochs)

在深度学习中，单次迭代（即单个epoch）通常不足以让模型学到足够的信息。模型通过多轮次的训练，不断调整权重，逐渐优化自身，降低误差并提高在验证集上的性能。每次新的epoch开始，模型会使用更新的权重重新开始遍历数据，从而逐步学习数据中的模式和特征。

如果训练轮次设置得太少，模型可能无法充分学习数据中的模式，表现为欠拟合（underfitting），即训练不足，模型在训练集和验证集上的表现都较差。

果训练轮次设置得太多，模型可能过度拟合（overfitting）训练集，即模型对训练数据的表现非常好，但在验证集或测试集上的表现可能会变差，因为模型“记住”了训练数据中的噪声，而不是学习到泛化的模式。

合并LoRA 权重

使用页面的Export功能进行LoRA的权重合并
在这里插入图片描述

合并完成后，可以用以下代码进行测试

import transformers
import torch

model_id='/data/finetuned/llama3-8b-instruct-merged'
pipeline = transformers.pipeline(
    "text-generation",
    model=model_id,
    model_kwargs={"torch_dtype": torch.bfloat16},
    device="cuda",
)

messages = [
    {"role": "system", "content": "You are a helpful assistant"},
    {"role": "user", "content": "你是谁?"},
]

prompt = pipeline.tokenizer.apply_chat_template(
        messages,
        tokenize=False,
        add_generation_prompt=True
)

terminators = [
    pipeline.tokenizer.eos_token_id,
    pipeline.tokenizer.convert_tokens_to_ids("<|eot_id|>")
]

print("欢迎使用聊天模型！输入 'exit' 退出对话。\n")
while True:
  input_text = input("你: ")

  if input_text.lower() == "exit":
    print("对话结束。")
    break
  outputs = pipeline(
    prompt,
    max_new_tokens=256,
    eos_token_id=terminators,
    do_sample=True,
    temperature=0.6,
    top_p=0.9,
  )
  print(outputs[0]["generated_text"][len(prompt):])

在这里插入图片描述

问题解决

KeyError: ‘WEBP’

使用图形化界面微调模型时，页面会展示训练损失图，可能会报这个错误，这个错误表明在使用 matplotlib 保存图片为 WEBP 格式时，出现了 KeyError: 'WEBP'，即 PIL 不支持 WEBP 格式。这通常是由于 Pillow 库没有正确安装 WEBP 格式的支持引起的。

apt-get update && apt-get install libwebp-dev
pip uninstall pillow
pip install --no-cache-dir pillow

使用python验证是否解决，期待返回True

from PIL import features
print(features.check('webp'))

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