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使用DeepSpeed进行大模型推理加速的指南

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@小森
发布2025-01-03 20:40:40
发布2025-01-03 20:40:40
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DeepSpeed是一个开源工具库,旨在通过系统优化和压缩技术加速大规模模型的推理和训练过程。

DeepSpeed的核心功能

DeepSpeed提供了一系列优化技术,主要包括:

  • 分布式训练:支持多个计算设备协同工作,提高训练速度。
  • 梯度压缩:减少通信开销,加速训练过程。
  • 权重剪枝:去除不必要的参数,减小模型大小并提高推理速度。
  • 推理自适应并行性:根据推理延迟和成本优化多GPU推理策略。
  • 量化感知训练:支持量化后的模型推理,如INT8推理,节省内存并减少延迟。

环境准备

  • Python 3.6及以上版本
  • PyTorch
  • DeepSpeed

安装DeepSpeed:

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pip install deepspeed
pip install torch==1.11.0 torchvision==0.12.0 --extra-index-url https://download.pytorch.org/whl/cu113 --upgrade -q
pip install deepspeed==0.7.0 --upgrade -q
pip install transformers[sentencepiece]==4.21.1 --upgrade -q
pip install datasets evaluate[evaluator]==0.2.2 seqeval --upgrade -q

使用DeepSpeed加速BERT推理

1. 导入库

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pythonimport torch
from transformers import BertTokenizer, BertForSequenceClassification
import deepspeed

2. 加载模型和tokenizer

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pythonmodel_name = 'bert-base-uncased'
tokenizer = BertTokenizer.from_pretrained(model_name)
model = BertForSequenceClassification.from_pretrained(model_name)

3. 初始化DeepSpeed推理引擎

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# 配置DeepSpeed参数
ds_config = {
    "train_batch_size": 1,
    "fp16": {
        "enabled": True
    },
    "inference": {
        "enabled": True,
        "replace_with_kernel_inject": True,
        "mp_size": 1,
        "dtype": "float16"
    }
}

# 初始化DeepSpeed
model_engine, _, _, _ = deepspeed.initialize(model=model, config_params=ds_config)

4. 准备输入数据

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pythontext = "Hello, how are you?"
inputs = tokenizer(text, return_tensors="pt")

5. 执行推理

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pythonwith torch.no_grad():
    outputs = model_engine(**inputs)
    logits = outputs.logits

性能评估

使用DeepSpeed后,能够观察到推理延迟的显著降低。从30ms降低到10ms。可以通过在不同输入长度下测试模型来评估性能。

进行模型训练

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import deepspeed
import torch
from transformers import BertTokenizer, BertForSequenceClassification

# 加载模型和tokenizer
model_name = 'bert-base-uncased'
tokenizer = BertTokenizer.from_pretrained(model_name)
model = BertForSequenceClassification.from_pretrained(model_name)

# 创建数据加载器
train_data = [...]  # 自定义训练数据
data_loader = torch.utils.data.DataLoader(train_data, batch_size=32)

# 初始化DeepSpeed引擎
model_engine, optimizer, _, _ = deepspeed.initialize(model=model, model_parameters=model.parameters(), training_data=data_loader)

3. 训练过程

使用DeepSpeed提供的API进行训练。核心API包括前向传播、反向传播和权重更新。

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pythonfor step, batch in enumerate(data_loader):
    loss = model_engine(batch)  # 前向传播
    model_engine.backward(loss)  # 反向传播
    model_engine.step()          # 更新权重

配置文件

DeepSpeed的配置通常通过JSON文件进行管理。

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{
    "train_batch_size": 32,
    "gradient_accumulation_steps": 1,
    "fp16": {
        "enabled": true
    },
    "zero_optimization": {
        "stage": 2
    }
}

将配置保存为ds_config.json,并在运行时指定。

启动训练

使用DeepSpeed命令行工具启动训练过程。

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deepspeed --num_gpus=2 train.py --deepspeed ds_config.json

DeepSpeed支持检查点功能,可以在训练过程中定期保存模型状态,以便后续恢复。可以在训练循环中添加如下代码:

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if step % save_interval == 0:
    model_engine.save_checkpoint(save_dir, client_sd=client_sd)

原创声明:本文系作者授权腾讯云开发者社区发表,未经许可,不得转载。

如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

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目录
  • DeepSpeed的核心功能
  • 环境准备
  • 使用DeepSpeed加速BERT推理
  • 1. 导入库
  • 2. 加载模型和tokenizer
  • 3. 初始化DeepSpeed推理引擎
  • 4. 准备输入数据
  • 5. 执行推理
  • 性能评估
  • 3. 训练过程
  • 配置文件
  • 启动训练
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