Py之peft：peft(一款最先进的参数高效微调方法库)的简介、安装、使用方法之详细攻略

Py之peft：peft(一款最先进的参数高效微调方法库)的简介、安装、使用方法之详细攻略

目录

peft的简介

1、支持多种微调方法

2、支持多种模型及其场景

(1)、因果语言建模

(2)、条件生成

(3)、序列分类

(4)、标记分类

(5)、文本到图像生成

(6)、图像分类

(7)、图像到文本（多模型）

(8)、语义分割

3、使用案例

(1)、通过使用消费者硬件使LLM适应下游任务，获得与全参调优相当的性能；

(2)、扩散模型的参数高效微调

(2.1)、使用LoRA进行参数高效的dreambooth训练的示例在examples/lora_dreambooth/train_dreambooth.py中提供

(2.2)、尝试使用Gradio Space，它应该可以在T4实例上无缝运行：smangrul/peft-lora-sd-dreambooth

(2.3)、新功能：多适配器支持以及将多个LoRA适配器组合成加权组合

(2.4)、新功能：使用LoHa适配器进行Stable Diffusion的Dreambooth训练，示例位于examples/stable_diffusion/train_dreambooth_loha.py中

(3)、参数高效调整LLM（大型语言模型）以用于RLHF（强化学习超参数自动优化）组件，例如Ranker和Policy

(4)、在Colab中使用PEFT LoRA和bits_and_bytes进行大型模型的INT8训练

(5)、为中小型模型节省计算和存储资源

4、PEFT+Accelerate(分布式训练)

(1)、使用Accelerate的DeepSpeed集成进行PEFT模型训练的示例

第1步，首先执行命令，以启动配置，发送邮件并回答问卷。下面是配置文件的内容。

第2步，运行以下命令来启动示例脚本：

第3步，输出日志如下：

(2)、PEFT模型推理示例，使用Accelerate的大型模型推理功能

5、注意事项

(1)、以下是使用PyTorch FSDP进行训练的示例。但是，它不会导致GPU内存的任何节省。请参考问题报告[FSDP]

首先，运行accelerate config --config_file fsdp_config.yaml并回答问卷调查。以下是配置文件的内容。

其次，运行以下命令启动示例脚本

(2)、Peft训练和GPU内存增加有关的问题

peft的安装

peft的使用方法

1、基础用法

(1)、使用Transformers库和PEFT库加载一个预训练的序列到序列（seq2seq）语言模型，并输出一些有关该模型的信息

(2)、PEFT作为实用程序库

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peft的简介

参数有效微调(PEFT)方法使预训练语言模型(PLMs)能够有效地适应各种下游应用，而无需微调模型的所有参数。对大规模plm进行微调的成本往往高得令人望而却步。在这方面，PEFT方法只微调了少量(额外的)模型参数，从而大大降低了计算和存储成本。最近最先进的PEFT技术实现了与完全微调相当的性能。与Accelerate无缝集成，加速大规模模型利用DeepSpeed和大模型推理。

GitHub地址：https://github.com/huggingface/peft

1、支持多种微调方法

LoRA	LoRA: LORA: Low-Rank Adaptation Of Large Language Models 大型语言模型的低阶适应
Prefix Tuning	Prefix Tuning: Prefix-Tuning: Optimizing Continuous Prompts for Generation优化连续提示生成, P-Tuning v2: Prompt Tuning Can Be Comparable to Fine-tuning Universally Across Scales and Tasks提示调优可以与跨尺度和任务的普遍微调相媲美
P-Tuning	P-Tuning: GPT Understands, Too
Prompt Tuning	Prompt Tuning: The Power of Scale for Parameter-Efficient Prompt Tuning规模在参数高效提示调整中的作用
AdaLoRA	AdaLoRA: Adaptive Budget Allocation for Parameter-Efficient Fine-Tuning参数有效微调的自适应预算分配
IA^3	IA^3: Few-Shot Parameter-Efficient Fine-Tuning is Better and Cheaper than In-Context Learning少量参数有效的微调比上下文学习更好，更便宜
MultiTask Prompt Tuning	MultiTask Prompt Tuning: Multitask Prompt Tuning Enables Parameter-Efficient Transfer Learning:多任务提示调谐使参数高效迁移学习
LoHa	LoHa: FedPara: Low-Rank Hadamard Product for Communication-Efficient Federated Learning用于通信高效联邦学习的低秩Hadamard产品

2、支持多种模型及其场景

(1)、因果语言建模

Model	LoRA	Prefix Tuning	P-Tuning	Prompt Tuning	IA3
GPT-2	✅	✅	✅	✅	✅
Bloom	✅	✅	✅	✅	✅
OPT	✅	✅	✅	✅	✅
GPT-Neo	✅	✅	✅	✅	✅
GPT-J	✅	✅	✅	✅	✅
GPT-NeoX-20B	✅	✅	✅	✅	✅
LLaMA	✅	✅	✅	✅	✅
ChatGLM	✅	✅	✅	✅	✅

(2)、条件生成

Model	LoRA	Prefix Tuning	P-Tuning	Prompt Tuning	IA3
T5	✅	✅	✅	✅	✅
BART	✅	✅	✅	✅	✅

(3)、序列分类

Model	LoRA	Prefix Tuning	P-Tuning	Prompt Tuning	IA3
BERT	✅	✅	✅	✅	✅
RoBERTa	✅	✅	✅	✅	✅
GPT-2	✅	✅	✅	✅
Bloom	✅	✅	✅	✅
OPT	✅	✅	✅	✅
GPT-Neo	✅	✅	✅	✅
GPT-J	✅	✅	✅	✅
Deberta	✅		✅	✅
Deberta-v2	✅		✅	✅

(4)、标记分类

Model	LoRA	Prefix Tuning	P-Tuning	Prompt Tuning	IA3
BERT	✅	✅
RoBERTa	✅	✅
GPT-2	✅	✅
Bloom	✅	✅
OPT	✅	✅
GPT-Neo	✅	✅
GPT-J	✅	✅
Deberta	✅
Deberta-v2	✅

(5)、文本到图像生成

Model	LoRA	LoHa	Prefix Tuning	P-Tuning	Prompt Tuning	IA3
Stable Diffusion	✅	✅

(6)、图像分类

Model	LoRA	Prefix Tuning	P-Tuning	Prompt Tuning	IA3
ViT	✅
Swin	✅

(7)、图像到文本（多模型）

请注意，我们已经测试了ViT和Swin的LoRA用于图像分类的微调。但是，理论上可以在 Transformers提供的任何兼容模型上使用LoRA。请查看相应的示例以了解更多信息。如果遇到问题，请提交问题报告。

Model	LoRA	Prefix Tuning	P-Tuning	Prompt Tuning	IA3
Blip-2	✅

(8)、语义分割

Model	LoRA	Prefix Tuning	P-Tuning	Prompt Tuning	IA3
SegFormer	✅

3、使用案例

(1)、通过使用消费者硬件使LLM适应下游任务，获得与全参调优相当的性能；

GPU内存在适应LLM（大型语言模型）在少样本数据集ought/raft/twitter_complaints上的情况下所需的情况。在这里，考虑的设置包括完全微调、使用纯PyTorch的PEFT-LoRA以及使用DeepSpeed进行CPU卸载的PEFT-LoRA。

硬件：单个A100 80GB GPU，CPU内存大于64GB；

PEFT-LoRA调整后的bigscience/T0_3B在ought/raft/twitter_complaints排行榜上的性能。值得注意的是，我们没有尝试通过调整输入指令模板、LoRA超参数和其他与训练相关的超参数来挤出性能。此外，我们没有使用更大的13B mt0-xxl模型。因此，我们已经看到了与参数高效调整相媲美的性能。此外，最终的额外检查点大小仅为19MB，而原始骨干模型bigscience/T0_3B的大小为11GB，但仍需要加载原始的全尺寸模型。

因此，我们可以看到，使用16GB和24GB GPU等消费级硬件，PEFT方法可以实现与SoTA（最新技术）相媲美的性能。一篇富有见地的博客文章解释了使用PEFT来微调FlanT5-XXL的优势：Efficient Large Language Model training with LoRA and Hugging Face

(2)、扩散模型的参数高效微调

训练过程中不同设置所需的GPU内存如下所示。最终检查点大小为8.8 MB

模型、全微调、PEFT-LoRA、带有梯度检查点的PEFT-LoRA

硬件：单个A100 80GB GPU，CPU内存大于64GB

(2.1)、使用LoRA进行参数高效的dreambooth训练的示例在examples/lora_dreambooth/train_dreambooth.py中提供

export MODEL_NAME= "CompVis/stable-diffusion-v1-4" #"stabilityai/stable-diffusion-2-1"
export INSTANCE_DIR="path-to-instance-images"
export CLASS_DIR="path-to-class-images"
export OUTPUT_DIR="path-to-save-model"accelerate launch train_dreambooth.py \--pretrained_model_name_or_path=$MODEL_NAME  \--instance_data_dir=$INSTANCE_DIR \--class_data_dir=$CLASS_DIR \--output_dir=$OUTPUT_DIR \--train_text_encoder \--with_prior_preservation --prior_loss_weight=1.0 \--instance_prompt="a photo of sks dog" \--class_prompt="a photo of dog" \--resolution=512 \--train_batch_size=1 \--lr_scheduler="constant" \--lr_warmup_steps=0 \--num_class_images=200 \--use_lora \--lora_r 16 \--lora_alpha 27 \--lora_text_encoder_r 16 \--lora_text_encoder_alpha 17 \--learning_rate=1e-4 \--gradient_accumulation_steps=1 \--gradient_checkpointing \--max_train_steps=800

(2.2)、尝试使用Gradio Space，它应该可以在T4实例上无缝运行：smangrul/peft-lora-sd-dreambooth

(2.3)、新功能：多适配器支持以及将多个LoRA适配器组合成加权组合

(2.4)、新功能：使用LoHa适配器进行Stable Diffusion的Dreambooth训练，示例位于examples/stable_diffusion/train_dreambooth_loha.py中

(3)、参数高效调整LLM（大型语言模型）以用于RLHF（强化学习超参数自动优化）组件，例如Ranker和Policy

>>以下是trl库中使用PEFT+INT8调整策略模型的示例：gpt2-sentiment_peft.py以及相应的博客
>>使用PEFT进行指令微调、奖励模型和策略的示例：stack_llama以及相应的博客

(4)、在Colab中使用PEFT LoRA和bits_and_bytes进行大型模型的INT8训练

现在我们有一个演示，展示如何在Google Colab中对OPT-6.7b（fp16中的14GB）进行微调：在Colab中打开

地址：https://colab.research.google.com/drive/1jCkpikz0J2o20FBQmYmAGdiKmJGOMo-o?usp=sharing

现在我们有一个演示，展示如何在Google Colab中对whisper-large（1.5B参数）（fp16中的14GB）进行微调：在Colab中打开和在Colab中打开

地址01：https://colab.research.google.com/drive/1DOkD_5OUjFa0r5Ik3SgywJLJtEo2qLxO?usp=sharing

地址02：https://colab.research.google.com/drive/1vhF8yueFqha3Y3CpTHN6q9EVcII9EYzs?usp=sharing

(5)、为中小型模型节省计算和存储资源

通过避免在每个下游任务/数据集上进行完全微调来节省存储空间。使用PEFT方法，用户只需要存储大小在MB数量级的微小检查点，同时保持与完全微调相媲美的性能。

一个使用LoRA来适应FUNSD数据集上的LayoutLMForTokenClassification任务的示例在~examples/token_classification/PEFT_LoRA_LayoutLMForTokenClassification_on_FUNSD.py中提供。我们可以观察到，只有0.62%的参数是可训练的，我们实现了与完全微调（F1=0.786）相媲美的性能（F1=0.777）（无需运行更多性能提取的超参数调整），而此检查点仅为2.8MB。如果有N个这样的数据集，只需为每个数据集准备一个PEFT模型，就可以节省大量存储空间，而无需担心骨干/基础模型的灾难性遗忘或过拟合问题。

另一个示例是使用不同PEFT方法微调MRPC GLUE数据集上的roberta-large。示例笔记本位于~examples/sequence_classification中。

4、PEFT+Accelerate(分布式训练)

PEFT模型可以直接与Accelerate一起使用。在训练期间，可以使用Accelerate在各种硬件上进行分布式训练，例如GPU、Apple Silicon设备等。在消费级硬件上进行推断时，也可以使用Accelerate。

(1)、使用Accelerate的DeepSpeed集成进行PEFT模型训练的示例

需要DeepSpeed版本v0.8.0。示例代码位于~examples/conditional_generation/peft_lora_seq2seq_accelerate_ds_zero3_offload.py中。

第1步，首先执行命令，以启动配置，发送邮件并回答问卷。下面是配置文件的内容。

accelerate config --config_file ds_zero3_cpu.yaml

compute_environment: LOCAL_MACHINE
deepspeed_config:gradient_accumulation_steps: 1gradient_clipping: 1.0offload_optimizer_device: cpuoffload_param_device: cpuzero3_init_flag: truezero3_save_16bit_model: truezero_stage: 3
distributed_type: DEEPSPEED
downcast_bf16: 'no'
dynamo_backend: 'NO'
fsdp_config: {}
machine_rank: 0
main_training_function: main
megatron_lm_config: {}
mixed_precision: 'no'
num_machines: 1
num_processes: 1
rdzv_backend: static
same_network: true
use_cpu: false

第2步，运行以下命令来启动示例脚本：

accelerate launch --config_file ds_zero3_cpu.yaml examples/peft_lora_seq2seq_accelerate_ds_zero3_offload.py

第3步，输出日志如下：

GPU Memory before entering the train : 1916
GPU Memory consumed at the end of the train (end-begin): 66
GPU Peak Memory consumed during the train (max-begin): 7488
GPU Total Peak Memory consumed during the train (max): 9404
CPU Memory before entering the train : 19411
CPU Memory consumed at the end of the train (end-begin): 0
CPU Peak Memory consumed during the train (max-begin): 0
CPU Total Peak Memory consumed during the train (max): 19411
epoch=4: train_ppl=tensor(1.0705, device='cuda:0') train_epoch_loss=tensor(0.0681, device='cuda:0')
100%|████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████| 7/7 [00:27<00:00,  3.92s/it]
GPU Memory before entering the eval : 1982
GPU Memory consumed at the end of the eval (end-begin): -66
GPU Peak Memory consumed during the eval (max-begin): 672
GPU Total Peak Memory consumed during the eval (max): 2654
CPU Memory before entering the eval : 19411
CPU Memory consumed at the end of the eval (end-begin): 0
CPU Peak Memory consumed during the eval (max-begin): 0
CPU Total Peak Memory consumed during the eval (max): 19411
accuracy=100.0
eval_preds[:10]=['no complaint', 'no complaint', 'complaint', 'complaint', 'no complaint', 'no complaint', 'no complaint', 'complaint', 'complaint', 'no complaint']
dataset['train'][label_column][:10]=['no complaint', 'no complaint', 'complaint', 'complaint', 'no complaint', 'no complaint', 'no complaint', 'complaint', 'complaint', 'no complaint']

(2)、PEFT模型推理示例，使用Accelerate的大型模型推理功能

示例位于~examples/causal_language_modeling/peft_lora_clm_accelerate_big_model_inference.ipynb中。

5、注意事项

(1)、以下是使用PyTorch FSDP进行训练的示例。但是，它不会导致GPU内存的任何节省。请参考问题报告[FSDP]

FSDP与CPU卸载一起在训练大多数冻结参数的模型时消耗1.65倍的GPU内存。

from peft.utils.other import fsdp_auto_wrap_policy...if os.environ.get("ACCELERATE_USE_FSDP", None) is not None:accelerator.state.fsdp_plugin.auto_wrap_policy = fsdp_auto_wrap_policy(model)model = accelerator.prepare(model)

使用mt0-xxl基础模型和��� Accelerate进行参数高效调整的示例在~examples/conditional_generation/peft_lora_seq2seq_accelerate_fsdp.py中提供。

首先，运行accelerate config --config_file fsdp_config.yaml并回答问卷调查。以下是配置文件的内容。

command_file: null
commands: null
compute_environment: LOCAL_MACHINE
deepspeed_config: {}
distributed_type: FSDP
downcast_bf16: 'no'
dynamo_backend: 'NO'
fsdp_config:fsdp_auto_wrap_policy: TRANSFORMER_BASED_WRAPfsdp_backward_prefetch_policy: BACKWARD_PREfsdp_offload_params: truefsdp_sharding_strategy: 1fsdp_state_dict_type: FULL_STATE_DICTfsdp_transformer_layer_cls_to_wrap: T5Block
gpu_ids: null
machine_rank: 0
main_process_ip: null
main_process_port: null
main_training_function: main
megatron_lm_config: {}
mixed_precision: 'no'
num_machines: 1
num_processes: 2
rdzv_backend: static
same_network: true
tpu_name: null
tpu_zone: null
use_cpu: false

其次，运行以下命令启动示例脚本

accelerate launch --config_file fsdp_config.yaml examples/peft_lora_seq2seq_accelerate_fsdp.py

(2)、Peft训练和GPU内存增加有关的问题

当使用ZeRO3并将zero3_init_flag设置为True时，如果您发现GPU内存随着训练步骤的增加而增加，可能需要在深度学习框架DeepSpeed提交版本42858a9891422abc之后进行更新。相关的问题链接是[BUG] 使用Zero.Init()和ZeRO3进行Peft训练，会在每次前向步骤时增加GPU内存。

peft的安装

pip install peft

peft的使用方法

1、基础用法

(1)、使用Transformers库和PEFT库加载一个预训练的序列到序列（seq2seq）语言模型，并输出一些有关该模型的信息

from transformers import AutoModelForSeq2SeqLM
from peft import get_peft_config, get_peft_model, LoraConfig, TaskType
model_name_or_path = "bigscience/mt0-large"
tokenizer_name_or_path = "bigscience/mt0-large"peft_config = LoraConfig(task_type=TaskType.SEQ_2_SEQ_LM, inference_mode=False, r=8, lora_alpha=32, lora_dropout=0.1
)model = AutoModelForSeq2SeqLM.from_pretrained(model_name_or_path)
model = get_peft_model(model, peft_config)
model.print_trainable_parameters()
# output: trainable params: 2359296 || all params: 1231940608 || trainable%: 0.19151053100118282

(2)、PEFT作为实用程序库

使用inject_adapter_in_model方法在任何torch模型上注入可训练的适配器。请注意，该方法不会对模型进行更改。

import torch 
from peft import inject_adapter_in_model, LoraConfigclass DummyModel(torch.nn.Module):def __init__(self):super().__init__()self.embedding = torch.nn.Embedding(10, 10)self.linear = torch.nn.Linear(10, 10)self.lm_head = torch.nn.Linear(10, 10)def forward(self, input_ids):x = self.embedding(input_ids)x = self.linear(x)x = self.lm_head(x)return xlora_config = LoraConfig(lora_alpha=16,lora_dropout=0.1,r=64,bias="none",target_modules=["linear"],
)model = DummyModel()
model = inject_adapter_in_model(lora_config, model)dummy_inputs = torch.LongTensor([[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]])
dummy_outputs = model(dummy_inputs)