基于Pytorch+昇腾NPU部署baichuan2-7B大模型

一、模型介绍

Baichuan 2 是百川智能推出的新一代开源大语言模型，采用 2.6 万亿 Tokens 的高质量语料训练。
Baichuan 2 在多个权威的中文、英文和多语言的通用、领域 benchmark 上取得同尺寸最佳的效果。
它基于 Transformer 结构，在大约1.2万亿 tokens 上训练的70亿参数模型，支持中英双语，上下文窗口长度为4096。

项目地址：https://github.com/baichuan-inc/baichuan-7B

预训练模型：https://huggingface.co/baichuan-inc/baichuan-7B

modelscope：https://modelscope.cn/models/ba

硬件要求：NPU：8 x Ascend NPUs

二、环境搭建

1、ModelLink项目介绍：

ModelLink旨在为华为昇腾芯片上的大语言模型提供端到端的解决方案, 包含模型，算法，以及下游任务。目前支持baichuan，bloom,llam等系列模型。

1.1、下载ModelLink项目

git clone https://gitee.com/ascend/ModelLink.git 
cd ModelLink
mkdir logs
mkdir model_from_hf
mkdir dataset
mkdir ckpt

2、安装依赖

依赖包下载的版本可以参考华为官网手册：https://www.hiascend.com/document/detail/zh/canncommercial/70RC1/envdeployment/instg/instg_0084.html

# python3.8
conda create -n test python=3.8
conda activate test

# 安装 torch 和 torch_npu 
pip install torch-2.1.0-cp38-cp38m-linux_aarch64.whl
pip install torch_npu-2.1.0.XXX-cp38-cp38m-linux_aarch64.whl
pip install apex-0.1_ascend*-cp38-cp38m-linux_aarch64.whl

# 修改 ascend-toolkit 路径
source /usr/local/Ascend/ascend-toolkit/set_env.sh

# 安装加速库
git clone https://gitee.com/ascend/AscendSpeed.git
cd AscendSpeed
pip install -r requirements.txt 
pip3 install -e .
cd ..

# 安装其余依赖库
pip install -r requirements.txt

3、准备预训练权重

从 huggingface 下载预训练权重：

mkdir ./model_from_hf/Baichuan-7B/
cd ./model_from_hf/Baichuan-7B/
wget https://huggingface.co/baichuan-inc/Baichuan-7B/resolve/main/config.json
wget https://huggingface.co/baichuan-inc/Baichuan-7B/resolve/main/configuration_baichuan.py
wget https://huggingface.co/baichuan-inc/Baichuan-7B/resolve/main/generation_config.json
wget https://huggingface.co/baichuan-inc/Baichuan-7B/resolve/main/handler.py
wget https://huggingface.co/baichuan-inc/Baichuan-7B/resolve/main/modeling_baichuan.py
wget https://huggingface.co/baichuan-inc/Baichuan-7B/resolve/main/pytorch_model.bin
wget https://huggingface.co/baichuan-inc/Baichuan-7B/resolve/main/special_tokens_map.json
wget https://huggingface.co/baichuan-inc/Baichuan-7B/resolve/main/tokenization_baichuan.py
wget https://huggingface.co/baichuan-inc/Baichuan-7B/resolve/main/tokenizer.model
wget https://huggingface.co/baichuan-inc/Baichuan-7B/resolve/main/tokenizer_config.json
cd ../../

4、数据转换

将模型权重文件从 HuggingFace权重格式转化为 Megatron 权重 （该场景一般用于使能开源的HuggingFace模型在Megatron上进行训练）

# 修改 ascend-toolkit 路径
source /usr/local/Ascend/ascend-toolkit/set_env.sh
   
python tools/checkpoint/convert_ckpt.py  --model-type GPT  --loader llama2_hf  --saver megatron  --target-tensor-parallel-size 4  --target-pipeline-parallel-size 1  --load-dir /data/models/baichuan2_7B_torch  --save-dir ./model_weights/Baichuan-7B-v0.1-tp8-pp1/  --tokenizer-model /data/models/baichuan2_7B_torch/tokenizer.model  --w-pack True

可以看到，共52k条预训练数据，字典大小为64k，因为我们只用到4个npu卡，所以在-target-tensor-parallel-size指定为4

5、准备数据集

从这里下载 BaiChuan-7B 的数据集：

# 下载数据集
cd ./dataset
wget https://huggingface.co/datasets/tatsu-lab/alpaca/resolve/main/data/train-00000-of-00001-a09b74b3ef9c3b56.parquet
cd ..

# 处理数据              
mkdir ./dataset/Baichuan-7B/
python ./tools/preprocess_data.py --input /data/xcd/data/dataset/baichuan2_npu_torch/Baichuan-7B/train-00000-of-00001-a09b74b3ef9c3b56.parquet --tokenizer-name-or-path /data/models/baichuan2_7B_torch --output-prefix /data/xcd/data/dataset/baichuan2_npu_torch/alpaca  --workers 4  --log-interval 1000  --tokenizer-type PretrainedFromHF

二、预训练模型

1、配置 Baichuan-7B 预训练脚本: examples/baichuan/pretrain_baichuan_ptd_7B.sh

# 修改 ascend-toolkit 路径
# 如果需要指定特定的GPU进行预训练，可以增加这句，表示只在0-3 四个Device上面进行训练
ASCEND_RT_VISIBLE_DEVICES=0,1,2,3

CKPT_SAVE_DIR="./ckpt/"
DATA_PATH="/data/xcd/data/dataset/baichuan2_npu_torch/alpaca_text_document"
TOKENIZER_MODEL="/data/models/baichuan2_7B_torch/tokenizer.model"
CKPT_LOAD_DIR="./model_weights/Baichuan-7B-v0.1-tp8-pp1/"

# 内存较小可以指定batch_size小一些

GPT_ARGS="
    --tensor-model-parallel-size $TP \
    --pipeline-model-parallel-size $PP \
    --sequence-parallel \
    --num-layers 32 \
    --hidden-size 4096 \
    --ffn-hidden-size 11008 \
    --num-attention-heads 32 \
    --tokenizer-type Llama2Tokenizer \
    --tokenizer-model $TOKENIZER_MODEL \
    --load $CKPT_LOAD_DIR \
    --seq-length 4096 \
    --max-position-embeddings 4096 \
    --micro-batch-size 2 \
    --global-batch-size 16 \
    --make-vocab-size-divisible-by 64 \
    --lr 1e-5 \
    --train-iters 1000 \
    --lr-decay-style cosine \
    --untie-embeddings-and-output-weights \
    --disable-bias-linear \
    --attention-dropout 0.0 \
    --init-method-std 0.01 \
    --hidden-dropout 0.0 \
    --position-embedding-type rope \
    --normalization RMSNorm \
    --use-fused-rmsnorm \
    --use-flash-attn \
    --swiglu \
    --no-masked-softmax-fusion \
    --attention-softmax-in-fp32 \
    --min-lr 1e-6 \
    --weight-decay 1e-2 \
    --lr-warmup-fraction 0.1 \
    --clip-grad 1.0 \
    --adam-beta1 0.9 \
    --initial-loss-scale 1024.0 \
    --adam-beta2 0.95 \
    --no-gradient-accumulation-fusion \
    --no-load-optim \
    --no-load-rng \
    --fp16
"

2、启动 Baichuan-7B 预训练脚本: examples/baichuan/pretrain_baichuan_ptd_7B.sh

bash examples/baichuan/pretrain_baichuan_ptd_7B.sh

3、运行耗时及资源占用

3.1、内存占用

运行时，内存占用情况如下：

3.2、可以看到显存占用比较高，AIcore占用率并不高

3.3、耗时，我这里设置是100个train_iter, 共耗时25分钟左右

三、推理模型

1、配置脚本

首先需要配置baichuan-7B的推理脚本: examples/baichuan/generate_baichuan_7b_ptd.sh

ASCEND_RT_VISIBLE_DEVICES=0,1,2,3

# please fill these path configurations
CHECKPOINT="./model_weights/Baichuan-7B-v0.1-tp8-pp1/"
TOKENIZER_PATH="/data/models/baichuan2_7B_torch/"

# Change for multinode config
MASTER_ADDR=localhost
MASTER_PORT=6001
NNODES=1
NODE_RANK=0
NPUS_PER_NODE=4
WORLD_SIZE=$(($NPUS_PER_NODE*$NNODES))

DISTRIBUTED_ARGS="--nproc_per_node $NPUS_PER_NODE --nnodes $NNODES --node_rank $NODE_RANK --master_addr $MASTER_ADDR --master_port $MASTER_PORT"

python -m torch.distributed.launch $DISTRIBUTED_ARGS inference.py \
       --tensor-model-parallel-size 4  \
       --pipeline-model-parallel-size 1  \
       --num-layers 32 \
       --hidden-size 4096  \
       --ffn-hidden-size 11008 \
       --seq-length 1024 \
       --max-new-tokens 256 \
       --micro-batch-size 1 \
       --global-batch-size 16 \
       --num-attention-heads 32  \
       --max-position-embeddings 2048 \
       --position-embedding-type rope \
       --swiglu \
       --load $CHECKPOINT \
       --tokenizer-type PretrainedFromHF  \
       --tokenizer-name-or-path $TOKENIZER_PATH \
       --tokenizer-not-use-fast \
       --fp16 \
       --normalization RMSNorm \
       --untie-embeddings-and-output-weights \
       --disable-bias-linear \
       --attention-softmax-in-fp32 \
       --no-load-optim \
       --no-load-rng \
       --no-masked-softmax-fusion \
       --no-gradient-accumulation-fusion \
       --exit-on-missing-checkpoint \
       --make-vocab-size-divisible-by 64 \
       | tee logs/generate_baichuan_7b.log

2、执行脚本

接启动generate_baichuan_7b_ptd.sh

bash examples/baichuan/generate_baichuan_7b_ptd.sh

3、验证结果

推理的示例如下:

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