Gemma - 树叶书屋

01-Gemma-2B-Instruct FastApi 部署调用

环境准备

在平台中租赁一个 3090 等 24G 显存的显卡机器，如下图所示镜像选择 PyTorch-->2.1.0-->3.10(ubuntu22.04)-->12.1。接下来打开刚刚租用服务器的 JupyterLab，并且打开其中的终端开始环境配置、模型下载和运行演示。

pip 换源加速下载并安装依赖包

# 升级pip
python -m pip install --upgrade pip
# 更换 pypi 源加速库的安装
pip config set global.index-url https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

pip install fastapi==0.110.2
pip install uvicorn==0.29.0
pip install requests==2.31.0
pip install modelscope==1.11.0
pip install transformers==4.40.0
pip install accelerate==0.29.3

模型下载

使用 modelscope 中的 snapshot_download 函数下载模型，第一个参数为模型名称，参数 cache_dir 为模型的下载路径。

在 /root/autodl-tmp 路径下新建 model_download.py 文件并在其中输入以下内容，粘贴代码后请及时保存文件，如下图所示。并运行 python /root/autodl-tmp/model_download.py 执行下载，模型大小为 15GB，下载模型大概需要 2 分钟。

import torch
from modelscope import snapshot_download, AutoModel, AutoTokenizer
import os
model_dir = snapshot_download('Lucachen/gemma2b', cache_dir='/root/autodl-tmp', revision='master')

代码准备

在 /root/autodl-tmp 路径下新建 api.py 文件并在其中输入以下内容，粘贴代码后请及时保存文件。下面的代码有很详细的注释，大家如有不理解的地方，欢迎提出 issue。

from fastapi import FastAPI, Request
from transformers import AutoTokenizer, AutoModelForCausalLM, pipeline
import uvicorn
import json
import datetime
import torch

# 设置设备参数
DEVICE = "cuda"  # 使用CUDA
DEVICE_ID = "0"  # CUDA设备ID，如果未设置则为空
CUDA_DEVICE = f"{DEVICE}:{DEVICE_ID}" if DEVICE_ID else DEVICE  # 组合CUDA设备信息

# 清理GPU内存函数
def torch_gc():
    if torch.cuda.is_available():  # 检查是否可用CUDA
        with torch.cuda.device(CUDA_DEVICE):  # 指定CUDA设备
            torch.cuda.empty_cache()  # 清空CUDA缓存
            torch.cuda.ipc_collect()  # 收集CUDA内存碎片


# 创建FastAPI应用
app = FastAPI()

# 处理POST请求的端点
@app.post("/")
async def create_item(request: Request):
    global model, tokenizer, pipeline # 声明全局变量以便在函数内部使用模型和分词器
    json_post_raw = await request.json()  # 获取POST请求的JSON数据
    json_post = json.dumps(json_post_raw)  # 将JSON数据转换为字符串
    json_post_list = json.loads(json_post)  # 将字符串转换为Python对象
    prompt = json_post_list.get('prompt')  # 获取请求中的提示
    history = json_post_list.get('history', [])  # 获取请求中的历史记录

    messages = [
            # {"role": "system", "content": "You are a helpful assistant."},
            {"role": "user", "content": prompt}
    ]

    # 调用模型进行对话生成
    prompt = pipeline.tokenizer.apply_chat_template(messages, tokenize=False, add_generation_prompt=True)
    outputs = pipeline(
    prompt,
    max_new_tokens=1024,
    add_special_tokens=True,
    do_sample=True,
    temperature=0.7,
    top_k=50,
    top_p=0.95
    )
    response = outputs[0]["generated_text"][len(prompt):]

    now = datetime.datetime.now()  # 获取当前时间
    time = now.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")  # 格式化时间为字符串
    # 构建响应JSON
    answer = {
        "response": response,
        "status": 200,
        "time": time
    }
    # 构建日志信息
    log = "[" + time + "] " + '", prompt:"' + prompt + '", response:"' + repr(response) + '"'
    print(log)  # 打印日志
    torch_gc()  # 执行GPU内存清理
    return answer  # 返回响应

# 主函数入口
if __name__ == '__main__':
    # 加载预训练的分词器和模型
    model_name_or_path = '/root/autodl-tmp/Lucachen/gemma2b'
    tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained(model_name_or_path)
    model = AutoModelForCausalLM.from_pretrained(model_name_or_path, device_map="auto", torch_dtype=torch.bfloat16).cuda()
    pipeline = pipeline("text-generation",model=model_name_or_path,model_kwargs={"torch_dtype": torch.bfloat16},device="cuda")

    # 启动FastAPI应用
    # 用6006端口可以将autodl的端口映射到本地，从而在本地使用api
    uvicorn.run(app, host='0.0.0.0', port=6006, workers=1)  # 在指定端口和主机上启动应用

更多chat模板参考这里：https://github.com/InternLM/xtuner/blob/main/xtuner/utils/templates.py#L8

Api 部署

在终端输入以下命令启动 api 服务：

cd /root/autodl-tmp
python api.py

加载完毕后出现如下信息说明成功。

默认部署在 6006 端口，通过 POST 方法进行调用，可以使用 curl 调用，如下所示：

curl -X POST "http://127.0.0.1:6006" \
     -H 'Content-Type: application/json' \
     -d '{"prompt": "你好"}'

得到的返回值如下所示：

{
  "response": "你好！我也很高兴见到你！有什么问题或话题想聊天吗？你好！很高兴你来了。请问您有什么问题或需要我帮助的吗？",
  "status": 200,
  "time": "2024-04-20 23:11:00"
}

也可以使用 python 中的 requests 库进行调用，如下所示：

import requests
import json

def get_completion(prompt):
    headers = {'Content-Type': 'application/json'}
    data = {"prompt": prompt}
    response = requests.post(url='http://127.0.0.1:6006', headers=headers, data=json.dumps(data))
    return response.json()['response']

if __name__ == '__main__':
    print(get_completion('你好'))

Gemma-2B langchain 接入

环境准备

在平台中租赁一个 3090 等 24G 显存的显卡机器，如下图所示镜像选择 PyTorch-->2.1.0-->3.10(ubuntu22.04)-->12.1

接下来打开刚刚租用服务器的 JupyterLab，并且打开其中的终端开始环境配置、模型下载和运行演示。

pip 换源加速下载并安装依赖包

# 升级pip
python -m pip install --upgrade pip
# 更换 pypi 源加速库的安装
pip config set global.index-url https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

pip install modelscope==1.11.0
pip install langchain==0.1.15
pip install "transformers>=4.40.0" accelerate tiktoken einops scipy transformers_stream_generator==0.1.16
pip install modelscope==1.11.0
pip install transformers==4.40.0

模型下载

使用 modelscope 中的 snapshot_download 函数下载模型，第一个参数为模型名称，参数 cache_dir 为模型的下载路径。

在 /root/autodl-tmp 路径下新建 model_download.py 文件并在其中输入以下内容，粘贴代码后记得保存文件，如下图所示。并运行 python /root/autodl-tmp/model_download.py 执行下载，模型大小为 15 GB，下载模型大概需要 2 分钟。

import torch
from modelscope import snapshot_download, AutoModel, AutoTokenizer
import os
model_dir = snapshot_download('Lucachen/gemma2b', cache_dir='/root/autodl-tmp', revision='master')

代码准备

为便捷构建 LLM 应用，我们需要基于本地部署的 Gemma2B，自定义一个 LLM 类，将 Gemma2B 接入到 LangChain 框架中。完成自定义 LLM 类之后，可以以完全一致的方式调用 LangChain 的接口，而无需考虑底层模型调用的不一致。

基于本地部署的 Gemma2B 自定义 LLM 类并不复杂，我们只需从 LangChain.llms.base.LLM 类继承一个子类，并重写构造函数与 _call 函数即可：

from langchain.llms.base import LLM
from typing import Any, List, Optional
from langchain.callbacks.manager import CallbackManagerForLLMRun
from transformers import AutoTokenizer, AutoModelForCausalLM, GenerationConfig, pipeline
import torch
class Gemma2B(LLM):
    # 基于本地 gemma2b 自定义 LLM 类
    tokenizer: AutoTokenizer = None
    model: AutoModelForCausalLM = None
    pipeline: pipeline = None    
    def __init__(self, model_name_or_path :str):
        super().__init__()
        print("正在从本地加载模型...")
        self.tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained(model_name_or_path)
        self.pipeline = pipeline("text-generation",model=model_name_or_path,model_kwargs={"torch_dtype": torch.bfloat16},device="cuda")
        self.tokenizer.pad_token = self.tokenizer.eos_token
        print("完成本地模型的加载")

    
    def _call(self, prompt : str, stop: Optional[List[str]] = None,
                run_manager: Optional[CallbackManagerForLLMRun] = None,
                **kwargs: Any):

        
        messages = [{"role": "user", "content": prompt}]
        prompt = self.pipeline.tokenizer.apply_chat_template(messages, tokenize=False, add_generation_prompt=True)
        outputs = self.pipeline(
        prompt,
        max_new_tokens=1024,
        add_special_tokens=True,
        do_sample=True,
        temperature=0.7,
        top_k=50,
        top_p=0.95
        )
        response = outputs[0]["generated_text"][len(prompt):]
        return response
        
    @property
    def _llm_type(self) -> str:
        return "Gemma2B"

在上述类定义中，我们分别重写了构造函数和 _call 函数：对于构造函数，我们在对象实例化的一开始加载本地部署的 Gemma 模型，从而避免每一次调用都需要重新加载模型带来的时间过长；_call 函数是 LLM 类的核心函数，LangChain 会调用该函数来调用 LLM，在该函数中，我们调用已实例化pipeline的生成方法，从而实现对模型的调用并返回调用结果。

在整体项目中，我们将上述代码封装为 LLM.py，后续将直接从该文件中引入自定义的 LLM 类。

from LLM import Gemma2B
llm = Gemma2B(model_name_or_path = "/root/autodl-tmp/Lucachen/gemma2b")
llm("你是谁")

03-Gemma-2B-Chat WebDemo 部署

环境准备

在平台中租赁一个 3090 等 24G 显存的显卡机器，如下图所示镜像选择 PyTorch-->2.1.0-->3.10(ubuntu22.04)-->12.1。接下来打开刚刚租用服务器的 JupyterLab，并且打开其中的终端开始环境配置、模型下载和运行演示。

pip换源和安装依赖包

# 升级pip
python -m pip install --upgrade pip
# 更换 pypi 源加速库的安装
pip config set global.index-url https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

pip install modelscope==1.9.5
pip install transformers==4.35.2
pip install streamlit==1.24.0
pip install sentencepiece==0.1.99
pip install accelerate==0.24.1
pip install transformers_stream_generator==0.0.4

模型下载:

使用 modelscope 中的snapshot_download函数下载模型，第一个参数为模型名称，参数cache_dir为模型的下载路径。

在 /root/autodl-tmp 路径下新建 download.py 文件并在其中输入以下内容，粘贴代码后记得保存文件，如下图所示。并运行 python /root/autodl-tmp/download.py 执行下载，模型大小为15 GB，下载模型大概需要10~20分钟

import torch
from modelscope import snapshot_download, AutoModel, AutoTokenizer
import os
model_dir = snapshot_download('Lucachen/gemma2b',cache_dir='/root/autodl-tmp', revision='v1.0.4')

代码准备

在/root/autodl-tmp路径下新建 chatBot.py 文件并在其中输入以下内容，粘贴代码后记得保存文件。下面的代码有很详细的注释，大家如有不理解的地方，欢迎提出issue。

# 导入所需的库
from transformers import AutoTokenizer, pipeline
import torch
import streamlit as st

# 在侧边栏中创建一个标题和一个链接
with st.sidebar:
    st.markdown("## Gemma2b LLM")
    "[开源大模型食用指南 self-llm](https://github.com/datawhalechina/self-llm.git)"
    # 创建一个滑块，用于选择最大长度，范围在0到1024之间，默认值为512
    max_length = st.slider("max_length", 0, 1024, 512, step=1)

# 创建一个标题和一个副标题
st.title("💬 Gemma2b Chatbot")
st.caption("🚀 A streamlit chatbot powered by Self-LLM")

# 定义模型路径
mode_name_or_path = '/root/autodl-tmp/Lucachen/gemma2b'

# 定义一个函数，用于获取模型和tokenizer
@st.cache_resource
def get_model():
    # 从预训练的模型中获取tokenizer
    tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained(mode_name_or_path, trust_remote_code=True)
    # 从预训练的模型中获取生成配置
    get_text = pipeline("text-generation",model=mode_name_or_path,model_kwargs={"torch_dtype": torch.bfloat16},device="cuda")
    # 设置模型为评估模式
    return tokenizer, get_text

# 加载Baichuan-7B-chat的model和tokenizer
tokenizer, get_text = get_model()

# 如果session_state中没有"messages"，则创建一个包含默认消息的列表
if "messages" not in st.session_state:
    st.session_state["messages"] = []

# 遍历session_state中的所有消息，并显示在聊天界面上
for msg in st.session_state.messages:
    st.chat_message(msg["role"]).write(msg["content"])

# 如果用户在聊天输入框中输入了内容，则执行以下操作
if prompt := st.chat_input():
    # 将用户的输入添加到session_state中的messages列表中
    st.session_state.messages.append({"role": "user", "content": prompt})
    # # 在聊天界面上显示用户的输入
    st.chat_message("user").write(prompt)
    print(st.session_state.messages)
    messages = [
            {"role": "user", "content": prompt}
    ]
    prompt = get_text.tokenizer.apply_chat_template(st.session_state.messages, tokenize=False, add_generation_prompt=True)
    outputs = get_text(
    prompt,
    max_new_tokens=1024,
    add_special_tokens=True,
    do_sample=True,
    temperature=0.7,
    top_k=50,
    top_p=0.95
    )
    response = outputs[0]["generated_text"][len(prompt):]
    # 将模型的输出添加到session_state中的messages列表中
    st.session_state.messages.append({"role": "assistant", "content": response})
    # 在聊天界面上显示模型的输出
    st.chat_message("assistant").write(response)

运行 demo

在终端中运行以下命令，启动streamlit服务，并按照 autodl 的指示将端口映射到本地，然后在浏览器中打开链接 http://localhost:6006/ ，即可看到聊天界面。

streamlit run /root/autodl-tmp/chatBot.py --server.address 127.0.0.1 --server.port 6006

如下所示：

Gemma2b-Instruct Lora 微调

本节我们简要介绍如何基于 transformers、peft 等框架，对 Gemma2b 模型进行 Lora 微调。Lora 是一种高效微调方法，深入了解其原理可参见博客：知乎|深入浅出 Lora。

这个教程会在同目录下给大家提供一个 nodebook 文件，来让大家更好的学习。

环境准备

在 Autodl 平台中租赁一个 3090 等 24G 显存的显卡机器，如下图所示镜像选择 PyTorch-->2.1.0-->3.10(ubuntu22.04)-->12.1。接下来打开刚刚租用服务器的 JupyterLab，并且打开其中的终端开始环境配置、模型下载和运行演示。

环境配置

在完成基本环境配置和本地模型部署的情况下，你还需要安装一些第三方库，可以使用以下命令：

python -m pip install --upgrade pip
# 更换 pypi 源加速库的安装
pip config set global.index-url https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

pip install modelscope==1.9.5
pip install "transformers>=4.40.0"
pip install streamlit==1.24.0
pip install sentencepiece==0.1.99
pip install accelerate==0.29.3
pip install datasets==2.19.0
pip install peft==0.10.0

MAX_JOBS=8 pip install flash-attn --no-build-isolation

注意：flash-attn 安装会比较慢，大概需要十几分钟。

在本节教程里，我们将微调数据集放置在根目录 /dataset。

模型下载

使用 modelscope 中的 snapshot_download 函数下载模型，第一个参数为模型名称，参数 cache_dir 为模型的下载路径。

在 /root/autodl-tmp 路径下新建 model_download.py 文件并在其中输入以下内容，粘贴代码后记得保存文件，如下图所示。并运行 python /root/autodl-tmp/model_download.py 执行下载，模型大小为 15 GB，下载模型大概需要 2 分钟。

import torch
from modelscope import snapshot_download, AutoModel, AutoTokenizer
import os

model_dir = snapshot_download('Lucachen/gemma2b', cache_dir='/root/autodl-tmp', revision='master')

指令集构建

LLM 的微调一般指指令微调过程。所谓指令微调，是说我们使用的微调数据形如：

{
  "instruction": "回答以下用户问题，仅输出答案。",
  "input": "1+1等于几?",
  "output": "2"
}

其中，instruction 是用户指令，告知模型其需要完成的任务；input 是用户输入，是完成用户指令所必须的输入内容；output 是模型应该给出的输出。

即我们的核心训练目标是让模型具有理解并遵循用户指令的能力。因此，在指令集构建时，我们应针对我们的目标任务，针对性构建任务指令集。例如，在本节我们使用由笔者合作开源的 Chat-甄嬛项目作为示例，我们的目标是构建一个能够模拟甄嬛对话风格的个性化 LLM，因此我们构造的指令形如：

{
  "instruction": "你是谁？",
  "input": "",
  "output": "家父是大理寺少卿甄远道。"
}

我们所构造的全部指令数据集在根目录下。

数据格式化

Lora 训练的数据是需要经过格式化、编码之后再输入给模型进行训练的，如果是熟悉 Pytorch 模型训练流程的同学会知道，我们一般需要将输入文本编码为 input_ids，将输出文本编码为 labels，编码之后的结果都是多维的向量。我们首先定义一个预处理函数，这个函数用于对每一个样本，编码其输入、输出文本并返回一个编码后的字典：

def process_func(example):
    MAX_LENGTH = 384    # 分词器会将一个中文字切分为多个token，因此需要放开一些最大长度，保证数据的完整性
    input_ids, attention_mask, labels = [], [], []
    instruction = tokenizer(f"<start_of_turn>system\n现在你要扮演皇帝身边的女人--甄嬛<end_of_turn>\n<start_of_turn>user\n{example['instruction'] + example['input']}<end_of_turn>\n<start_of_turn>model\n", add_special_tokens=False)
    #response = tokenizer(f"{example['output']}", add_special_tokens=False)
    response = tokenizer(f"{example['output']}<end_of_turn>model", add_special_tokens=False)
    input_ids = instruction["input_ids"] + response["input_ids"]
    attention_mask = instruction["attention_mask"] + response["attention_mask"] + [1]  # 因为eos token咱们也是要关注的所以 补充为1
    labels = [-100] * len(instruction["input_ids"]) + response["input_ids"]
    if len(input_ids) > MAX_LENGTH:  # 做一个截断
        input_ids = input_ids[:MAX_LENGTH]
        attention_mask = attention_mask[:MAX_LENGTH]
        labels = labels[:MAX_LENGTH]
    return {
        "input_ids": input_ids,
        "attention_mask": attention_mask,
        "labels": labels
    }

gemma 采用的Prompt Template格式如下：

<start_of_turn>system
你是一个小助手<end_of_turn>
<start_of_turn>user
你好<end_of_turn>
<start_of_turn>model
你好！我也很高兴见到你！有什么问题或话题想聊天吗？你好！很高兴你来了。请问您有什么问题或需要我帮助的吗？<end_of_turn>model

加载 tokenizer 和半精度模型

模型以半精度形式加载，如果你的显卡比较新的话，可以用torch.bfolat形式加载。对于自定义的模型一定要指定trust_remote_code参数为True。

tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained('/root/autodl-tmp/Lucachen/gemma2b', use_fast=False, trust_remote_code=True)

model = AutoModelForCausalLM.from_pretrained('/root/autodl-tmp/Lucachen/gemma2b', device_map="auto",torch_dtype=torch.bfloat16)

定义 LoraConfig

LoraConfig这个类中可以设置很多参数，但主要的参数没多少，简单讲一讲，感兴趣的同学可以直接看源码。

task_type：模型类型
target_modules：需要训练的模型层的名字，主要就是attention部分的层，不同的模型对应的层的名字不同，可以传入数组，也可以字符串，也可以正则表达式。
r：lora的秩，具体可以看Lora原理
lora_alpha：Lora alaph，具体作用参见 Lora 原理

Lora的缩放是啥嘞？当然不是r（秩），这个缩放就是lora_alpha/r, 在这个LoraConfig中缩放就是 4 倍。

config = LoraConfig(
    task_type=TaskType.CAUSAL_LM,
    target_modules=["q_proj", "k_proj", "v_proj", "o_proj", "gate_proj", "up_proj", "down_proj"],
    inference_mode=False, # 训练模式
    r=8, # Lora 秩
    lora_alpha=32, # Lora alaph，具体作用参见 Lora 原理
    lora_dropout=0.1# Dropout 比例
)

自定义 TrainingArguments 参数

TrainingArguments这个类的源码也介绍了每个参数的具体作用，当然大家可以来自行探索，这里就简单说几个常用的。

output_dir：模型的输出路径
per_device_train_batch_size：顾名思义 batch_size
gradient_accumulation_steps: 梯度累加，如果你的显存比较小，那可以把 batch_size 设置小一点，梯度累加增大一些。
logging_steps：多少步，输出一次log
num_train_epochs：顾名思义 epoch
gradient_checkpointing：梯度检查，这个一旦开启，模型就必须执行model.enable_input_require_grads()，这个原理大家可以自行探索，这里就不细说了。

args = TrainingArguments(
    output_dir="./output/gemma2b",
    per_device_train_batch_size=4,
    gradient_accumulation_steps=4,
    logging_steps=10,
    num_train_epochs=3,
    save_steps=100,
    learning_rate=1e-4,
    save_on_each_node=True,
    gradient_checkpointing=True
)

使用 Trainer 训练

trainer = Trainer(
    model=model,
    args=args,
    train_dataset=tokenized_id,
    data_collator=DataCollatorForSeq2Seq(tokenizer=tokenizer, padding=True),
)
trainer.train()

保存 lora 权重

lora_path='./gemma2b_lora'
trainer.model.save_pretrained(lora_path)
tokenizer.save_pretrained(lora_path)

加载 lora 权重推理

训练好了之后可以使用如下方式加载lora权重进行推理：

from transformers import AutoModelForCausalLM, AutoTokenizer
import torch
from peft import PeftModel

mode_path = '/root/autodl-tmp/Lucachen/gemma2b'
lora_path = './gemma2b_lora' # lora权重路径

# 加载tokenizer
tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained(mode_path)

# 加载模型
model = AutoModelForCausalLM.from_pretrained(mode_path, device_map="auto",torch_dtype=torch.bfloat16)

# 加载lora权重
model = PeftModel.from_pretrained(model, model_id=lora_path, config=config)

prompt = "你是谁？"
messages = [
    # {"role": "system", "content": "现在你要扮演皇帝身边的女人--甄嬛"},
    {"role": "user", "content": prompt}
]

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

model_inputs = tokenizer([text], return_tensors="pt").to('cuda')

generated_ids = model.generate(
    model_inputs.input_ids,
    max_new_tokens=512
)
generated_ids = [
    output_ids[len(input_ids):] for input_ids, output_ids in zip(model_inputs.input_ids, generated_ids)
]

response = tokenizer.batch_decode(generated_ids, skip_special_tokens=True)[0]

print(response)