huggingface 的trainer训练框架优势

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背景

Huggingface Transformers 是基于一个开源基于 transformer 模型结构提供的预训练语言库，它支持 Pytorch，Tensorflow2.0，并且支持两个框架的相互转换。框架支持了最新的各种NLP预训练语言模型，使用者可以很快速的进行模型的调用，并且支持模型further pretraining 和 下游任务fine-tuning。

Transformers 库写了了一个transformers.Trainer API，它是一个简单但功能完整的 PyTorch 训练和评估循环，针对 Transformers 进行了优化，有很多的训练选项和内置功能，同时也支持多GPU/TPU分布式训练和混合精度。即Trainer API是一个封装好的训练器（Transformers库内置的小框架，如果是Tensorflow，则是TFTrainer）

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一、 开源生态环境

1. 基于huggingface transformers实现，可以快速稳定调用几乎全部开源模型使用。
2. 开源生态良好，企业级维护，网上示例和各种不同需求代码demo多。
3. 官方tutorial 全面。
4. 支持huggingface 各种好用工具库:datasets, evaluate, peft,accelerate等

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二、训练阶段

1. 内置训练循环

2. 支持模型不同训练阶段的加载和保存

   （模型参数，学习率，优化器，scheduler等）自动保存加载，保证训练中断后继续稳定训练。

3. log打印，训练阶段log自动打印。

4. 支持各种optmizer，schedular 参数化配置。

5. 支持各种提高模型能力的trick 如warmup，grad_clip ,grad_accumulate 等。

6. TrainingArguments ，DataArguments，ModelArgument

   训练过程，数据相关，模型相关的各种常用参数存在

7. 支持使用datasets 类 map操作，进行数据集高效预处理

8. 支持使用Accelerate库进行分布式训练

   1. Accelerate 还可以使 DataLoaders 更高效。这是通过自定义采样器实现的，它可以在训练期间自动将部分批次发送到不同的设备，从而允许每个设备只需要储存数据的一部分，而不是一次将数据复制四份存入内存，具体取决于配置。因此，内存总量中只有原始数据集的一个完整副本。该数据集会拆分后分配到各个训练节点上，从而允许在单个实例上训练更大的数据集，而不会使内存爆炸。
   2. 自动识别不同节点卡数量和类型，不需要model,数据to(rank), cuda(),to(device)等操作。

9. 支持混合精度训练，包括torch.cuda.amp （torch>1.6) 和 apex （torch<=1.6)

10. 支持使用deepspeed 使用

    trainer使用deepspeed 仅使用–deepspeed config 即可，同时config文件中设置为auto，即可使用trainer中默认的参数，简化了参数配置。

    支持使用zero1，zero2，zero3，zero-inifinity

11. 支持peft 库使用

    1. lora 等（Prefix Tuning, P-Tuning, IA3） 仅训练部分参数的加速训练框架。
    2. prepare_model_for_int8_training，支持使用int8 量化进行训练，节省大量内存。
    3. qlora 将lora 参数量化为NF4 进行进一步节省内存。

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三、验证阶段

1. 内置验证循环

2. 验证解耦合

   仅需自行实现compute_metrics ，并且支持huggingface的evaluate库 的各种基本任务的验证工具（p, r, f1，rouge等各种评估指标）

3. 支持使用accelerate库进行分布式验证

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四、推理阶段

1. 支持使用 bitsandbytes 库 进行量化操作
   1. int8量化推理，几乎不会损失任何精度
   2. Int4 推理
2. 支持decoder 的各种解码实现
   1. top-k
   2. top-p
   3. beam-search 等

参考

1. PEFT
2. Accelerate
3. text-generation-inference
4. transformers
5. FasterTransformer
6. peft
7. qlora
8. LLM.int8(): 8-bit Matrix Multiplication for Transformers at Scale