时间：2024-06-01 | 来源： | 阅读：194
LLM 大模型学习必知必会系列(十二)：VLLM性能飞跃部署实践：从推理加速到高效部署的全方位优化[更多内容：XInference/FastChat等框架]
训练后的模型会用于推理或者部署。推理即使用模型用输入获得输出的过程，部署是将模型发布到恒定运行的环境中推理的过程。一般来说，LLM的推理可以直接使用PyTorch代码、使用 VLLM / XInference / FastChat 等框架，也可以使用 llama.cpp / chatglm.cpp / qwen.cpp 等c++推理框架。
do_sample：布尔类型。是否使用随机采样方式运行推理，如果设置为False，则使用beam_search方式
temperature：大于等于零的浮点数。公式为：
$$
q_i=\frac{\exp(z_i/T)}{\sum_{j}\exp(z_j/T)}\
$$
从公式可以看出，如果T取值为0，则效果类似argmax，此时推理几乎没有随机性；取值为正无穷时接近于取平均。一般temperature取值介于[0, 1]之间。取值越高输出效果越随机。
如果该问答只存在确定性答案，则T值设置为0。反之设置为大于0。
top_k：大于0的正整数。从k个概率最大的结果中进行采样。k越大多样性越强，越小确定性越强。一般设置为20~100之间。
top_p：大于0的浮点数。使所有被考虑的结果的概率和大于p值，p值越大多样性越强，越小确定性越强。一般设置0.7~0.95之间。
repetition_penalty： 大于等于1.0的浮点数。如何惩罚重复token，默认1.0代表没有惩罚。
上面我们讲过，自回归模型的推理是将新的token不断填入序列生成下一个token的过程。那么，前面token已经生成的中间计算结果是可以直接利用的。具体以Attention结构来说：
$$
\text { Attention }(Q, K, V)=\operatorname{softmax}\left(\frac{Q K^T}{\sqrt{d_k}}\right) V
$$
推理时的Q是单token tensor，但K和V都是包含了所有历史token tensor的长序列，因此KV是可以使用前序计算的中间结果的，这部分的缓存就是KVCache，其显存占用非常巨大。
网址: https://github.com/vllm-project/vllm
vLLM是一个开源的大模型推理加速框架，通过PagedAttention高效地管理attention中缓存的张量，实现了比HuggingFace Transformers高14-24倍的吞吐量。
PagedAttention 是 vLLM 的核心技术，它解决了LLM服务中内存的瓶颈问题。传统的注意力算法在自回归解码过程中，需要将所有输入Token的注意力键和值张量存储在GPU内存中，以生成下一个Token。这些缓存的键和值张量通常被称为KV缓存。
VLLM支持绝大多数LLM模型的推理加速。它使用如下的方案大幅提升推理速度：
Continuous batching
在实际推理过程中，一个批次多个句子的输入的token长度可能相差很大，最后生成的模型输出token长度相差也很大。在python朴素推理中，最短的序列会等待最长序列生成完成后一并返回，这意味着本来可以处理更多token的GPU算力在对齐过程中产生了浪费。continous batching的方式就是在每个句子序列输出结束后马上填充下一个句子的token，做到高效利用算力。
PagedAttention
值得注意的是，VLLM会默认将显卡的全部显存预先申请以提高缓存大小和推理速度，用户可以通过参数
gpu_memory_utilization
控制缓存大小。
首先安装VLLM：
pip install vllm
import os
os.environ['VLLM_USE_MODELSCOPE'] = 'True'
from vllm import LLM, SamplingParams
prompts = [
"Hello, my name is",
"The president of the United States is",
"The capital of France is",
"The future of AI is",
]
sampling_params = SamplingParams(temperature=0.8, top_p=0.95)
llm = LLM(model="qwen/Qwen-1_8B", trust_remote_code=True)
outputs = llm.generate(prompts, sampling_params)
#Print the outputs.
for output in outputs:
prompt = output.prompt
generated_text = output.outputs[0].text
print(f"Prompt: {prompt!r}, Generated text: {generated_text!r}")
注意，截止到本文档编写完成，VLLM对Chat模型的推理支持（模板和结束符）存在问题，在实际进行部署时请考虑使用SWIFT或者FastChat。
LLM的generate方法支持直接输入拼接好的tokens(prompt_token_ids参数，此时不要传入prompts参数)，所以外部可以按照自己的模板进行拼接后传入VLLM，SWIFT就是使用了这种方法
在量化章节中我们讲解了 AWQ量化 ，VLLM直接支持传入量化后的模型进行推理：
from vllm import LLM, SamplingParams
import os
import torch
os.environ['VLLM_USE_MODELSCOPE'] = 'True'
#Sample prompts.
prompts = [
"Hello, my name is",
"The president of the United States is",
"The capital of France is",
"The future of AI is",
]
#Create a sampling params object.
sampling_params = SamplingParams(temperature=0.8, top_p=0.95)
#Create an LLM.
llm = LLM(model="ticoAg/Qwen-1_8B-Chat-Int4-awq", quantization="AWQ", dtype=torch.float16, trust_remote_code=True)
#Generate texts from the prompts. The output is a list of RequestOutput objects
#that contain the prompt, generated text, and other information.
outputs = llm.generate(prompts, sampling_params)
#Print the outputs.
for output in outputs:
prompt = output.prompt
generated_text = output.outputs[0].text
print(f"Prompt: {prompt!r}, Generated text: {generated_text!r}")
VLLM官方文档可以查看 这里 。
网址： https://github.com/modelscope/swift/tree/main
SWIFT（Scalable lightWeight Infrastructure for Fine-Tuning）是基于PyTorch的轻量级、开箱即用的模型微调、推理框架。它不仅集成了各类开源tuners，如LoRA、QLoRA、Adapter等，并且融合了ModelScope独立自研的特有tuner ResTuning，得益于此，各个模态的开发者均可以找到适合自己模型的开发方式。
SWIFT的tuners不仅适配于所有Transformer结构的模型，也适配于其他结构的深度学习模型，做到一行代码创建可微调模型，实现参数高效、内存高效和时间高效的训练流程。
SWIFT可以无缝集成到ModelScope生态系统中，打通数据集读取、模型下载、模型训练、模型推理、模型上传等流程。此外，SWIFT与PEFT完全兼容， 熟悉PEFT的用户可以使用SWIFT能力结合ModelScope的模型进行便捷地训练推理。
作为ModelScope独立自研的开源轻量级tuner ResTuning，该技术在cv、多模态等领域均经过了系列验证，在训练效果和其他微调方法相当的情况下，可以做到显存节省30%~60%，为cv、多模态模型的训练提供了新的范式，在未来会应用在越来越多的场景上。
在SWIFT中，我们支持了VLLM的推理加速手段。
pip install ms-swift[llm] openai
只需要运行下面的命令就可以使用VLLM加速推理：
swift infer --model_id_or_path qwen/Qwen-1_8B-Chat --max_new_tokens 128 --temperature 0.3 --top_p 0.7 --repetition_penalty 1.05 --do_sample true
也支持在部署中使用VLLM：
swift deploy --model_id_or_path qwen/Qwen-1_8B-Chat --max_new_tokens 128 --temperature 0.3 --top_p 0.7 --repetition_penalty 1.05 --do_sample true
调用：
from openai import OpenAI
client = OpenAI(
api_key='EMPTY',
base_url='http://localhost:8000/v1',
)
model_type = client.models.list().data[0].id
print(f'model_type: {model_type}')
query = '浙江的省会在哪里?'
messages = [{
'role': 'user',
'content': query
}]
resp = client.chat.completions.create(
model=model_type,
messages=messages,
seed=42)
response = resp.choices[0].message.content
print(f'query: {query}')
print(f'response: {response}')
#流式
messages.append({'role': 'assistant', 'content': response})
query = '这有什么好吃的?'
messages.append({'role': 'user', 'content': query})
stream_resp = client.chat.completions.create(
model=model_type,
messages=messages,
stream=True,
seed=42)
print(f'query: {query}')
print('response: ', end='')
for chunk in stream_resp:
print(chunk.choices[0].delta.content, end='', flush=True)
print()
"""Out[0]
model_type: qwen-7b-chat
query: 浙江的省会在哪里?
response: 浙江省的省会是杭州市。
query: 这有什么好吃的?
response: 杭州有许多美食，例如西湖醋鱼、东坡肉、龙井虾仁、叫化童子鸡等。此外，杭州还有许多特色小吃，如西湖藕粉、杭州小笼包、杭州油条等。
"""
llama.cpp是使用c++语言编写的对llama系列模型进行高效推理或量化推理的开源库。该库使用了ggml底层计算库进行推理。在使用之前需要额外将python的weights转为ggml格式或gguf格式方可使用。和llama.cpp类似，还有兼容ChatGLM模型的chatglm.cpp和兼容qwen模型的qwen.cpp和mistral的mistral.cpp。
安装依赖：
pip install modelscope
git clone --recursive https://github.com/QwenLM/qwen.cpp && cd qwen.cpp
cmake -B build
cmake --build build -j --config Release
下载模型：
from modelscope import snapshot_download
print(snapshot_download('qwen/Qwen-1_8B-Chat'))
#/mnt/workspace/.cache/modelscope/qwen/Qwen-1_8B-Chat
将原始模型转换为ggml支持的格式：
python3 qwen_cpp/convert.py -i /mnt/workspace/.cache/modelscope/qwen/Qwen-1_8B-Chat -t q4_0 -o qwen1_8b-ggml.bin
./build/bin/main -m qwen1_8b-ggml.bin --tiktoken /mnt/workspace/.cache/modelscope/qwen/Qwen-1_8B-Chat/qwen.tiktoken -p 你好
#你好！有什么我可以帮助你的吗？
量化章节中我们介绍，GGML库适合于CPU运行，因此推荐用户在CPU环境中或边缘计算中考虑cpp库进行推理。
FastChat Github地址:
https://github.com/lm-sys/FastChat
FastChat架构：
https://github.com/lm-sys/FastChat/blob/main/docs/server_arch.md
FastChat是一个开源推理库，侧重于模型的分布式部署实现，并提供了OpenAI样式的RESTFul API。是一个开放平台，用于训练、服务和评估基于大型语言模型的聊天机器人。
pip3 install "fschat[model_worker,webui]"
python3 -m fastchat.serve.controller
在新的terminal中启动：
FASTCHAT_USE_MODELSCOPE=true python3 -m fastchat.serve.model_worker --model-path qwen/Qwen-1_8B-Chat --revision v1.0.0
之后在新的terminal中可以运行界面进行推理:
python3 -m fastchat.serve.gradio_web_server
网址： https://github.com/microsoft/DeepSpeed
网址： https://www.deepspeed.ai/training/
Deepspeed并行框架介绍
：
https://github.com/wzzzd/LLM_Learning_Note/blob/main/Parallel/deepspeed.md
Deepspeed是微软推出的一个开源分布式工具，其集合了分布式训练、推断、压缩等高效模块。 该工具旨在提高大规模模型训练的效率和可扩展性。它通过多种技术手段来加速训练，包括模型并行化、梯度累积、动态精度缩放、本地模式混合精度等。DeepSpeed还提供了一些辅助工具，如分布式训练管理、内存优化和模型压缩等，以帮助开发者更好地管理和优化大规模深度学习训练任务。此外，deepspeed基于pytorch构建，只需要简单修改即可迁移。 DeepSpeed已经在许多大规模深度学习项目中得到了应用，包括语言模型、图像分类、目标检测等。
DeepSpeed是由Microsoft提供的分布式训练工具，旨在支持更大规模的模型和提供更多的优化策略和工具。与其他框架相比，DeepSpeed支持更大规模的模型和提供更多的优化策略和工具。其中，主要优势在于支持更大规模的模型、提供了更多的优化策略和工具（例如 ZeRO 和 Offload 等）
推理框架小结
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真实飞行员模拟 中文版 1.0.4 91.17 MB
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