配置开发环境

为了开始微调 (fine-tuning)模型，一个适当配置且可复现的环境是必需的。此配置为模型微调的实践操作提供基础。它确保代码按预期运行，并且能够管理处理大型语言模型所需的特定库版本。必要的硬件考量以及 PyTorch 和 Hugging Face 生态系统的分步安装都将详述。

微调 (fine-tuning)环境的构成

一个典型的 LLM 微调环境建立在多层软件和硬件之上。底层是硬件，最好是 GPU，它提供计算能力。在此之上，我们安装一个深度学习 (deep learning)框架，例如 PyTorch。最后，我们使用 Hugging Face 生态系统中的专用库来简化模型加载、数据准备以及训练流程。

用于微调的核心软件组件之间的关系。PyTorch 提供基本的张量操作，而 Hugging Face 库则为模型、数据和训练加速提供高级抽象。

硬件考量：GPU 的作用

微调 (fine-tuning)大型语言模型是一项计算密集型任务。虽然在 CPU 上运行技术上可行，但过程会慢到不实用。为实现高效微调，强烈建议使用配备足够显存 (VRAM) 的强大 NVIDIA GPU。

• GPU：NVIDIA GPU 是深度学习 (deep learning)的常用配置，得益于其 CUDA (Compute Unified Device Architecture) 平台，PyTorch 等深度学习框架正是利用此平台进行加速。
• VRAM：显存大小是一个主要考虑因素。它决定了模型最大尺寸和训练时可用的批处理大小。对于完全微调，您通常需要配备 24 GB 或更多显存的 GPU。对于更高效的方法，例如我们将在后续章节介绍的 LoRA，您通常可以使用配备 8 GB 至 16 GB 显存的 GPU。

如果您无法使用本地 NVIDIA GPU，Google Colab、Kaggle Notebooks 等云平台，或 AWS、GCP 或 Azure 提供的专用云 GPU 实例都是很好的替代方案。

步骤 1：创建 Python 虚拟环境

在安装任何软件包之前，最佳实践是创建一个独立的虚拟环境。这可以避免与其他项目或系统级 Python 包的冲突。我们建议使用 Python 3.10 或更新版本。

使用 Python 内置的 venv 模块，在您的终端中运行以下命令来创建并激活新环境：

# 创建名为 'llm-finetune-env' 的虚拟环境
python -m venv llm-finetune-env

# 激活环境
# 在 macOS 和 Linux 上:
source llm-finetune-env/bin/activate

# 在 Windows 上:
.\llm-finetune-env\Scripts\activate

激活后，您的终端提示符会改变，表明您当前正在 llm-finetune-env 环境中操作。

步骤 2：安装支持 CUDA 的 PyTorch

PyTorch 的安装命令取决于您的操作系统和 GPU 的 CUDA 版本。请务必安装与您已安装的 CUDA 版本相匹配的 PyTorch 版本。

1. 检查您的 CUDA 版本：如果您已安装 NVIDIA GPU 和驱动程序，可以通过在终端中运行 nvidia-smi 来检查您的 CUDA 版本。
2. 从 PyTorch 官网获取命令：访问 PyTorch 官方网站 并使用配置工具为您的系统生成正确的 pip 或 conda 命令。

例如，要安装支持 CUDA 12.1 的 PyTorch，命令通常是：

pip install torch torchvision torchaudio --index-url https://download.pytorch.org/whl/cu121

安装完成后，您可以运行此 Python 小脚本来检查 PyTorch 是否正确安装以及能否检测到您的 GPU。

import torch

if torch.cuda.is_available():
    print(f"PyTorch 版本: {torch.__version__}")
    print(f"CUDA 是否可用: {torch.cuda.is_available()}")
    print(f"GPU: {torch.cuda.get_device_name(0)}")
else:
    print("PyTorch 未安装 CUDA 支持。")

成功的输出表明您的设置已为 GPU 加速训练做好准备。

步骤 3：安装 Hugging Face 库

PyTorch 安装完成后，下一步是添加 Hugging Face 生态系统的核心库。这些库提供工具来下载模型、管理数据集并高效执行微调 (fine-tuning)过程。

使用单个 pip 命令安装所需库：

pip install transformers datasets accelerate peft

我们简要回顾一下各软件包的作用：

• transformers：提供对数千个预训练 (pre-training)模型及其分词 (tokenization)器 (tokenizer)的访问，以及用于简化训练循环的 Trainer API。
• datasets：一个高效库，用于加载、处理和缓存大型数据集，这对于管理微调中使用的数据是必需的。
• accelerate：一个库，它简化 PyTorch 代码在不同硬件配置（CPU、单 GPU、多 GPU）上的运行，只需少量代码改动。
• peft：参数 (parameter)高效微调库，包含 LoRA 和 QLoRA 等方法的实现，我们将在第 4 章中使用这些方法。

步骤 4：在 Hugging Face Hub 进行认证

尽管 Hugging Face Hub 上的许多模型和数据集都是公开的，但有些（例如 Llama 系列模型）是“受限的”，要求您接受使用条款才能访问。使用访问令牌对环境进行认证，允许您的代码下载这些资源。

1. 在 HuggingFace.co 上创建账户。
2. 前往您的“设置”页面，然后找到“访问令牌”部分。
3. 生成新令牌，如果您计划稍后上传自己的模型，最好具有“写入”权限。

获得令牌后，在终端中运行以下命令并在提示时粘贴令牌：

huggingface-cli login

此命令在本地安全存储您的令牌，允许库在需要时自动使用它。

您的开发环境现已完全配置完毕。您已安装必要的深度学习 (deep learning)框架和用于调整语言模型的专用库。有了这样的配置，您已准备好进入下一章，我们将在其中开始准备用于微调 (fine-tuning)的数据集的实践工作。