1、Llama 2的性能有多好？
作为Meta新发布的SOTA开源大型语言模型，Llama 2是Llama模型的延续和升级。Llama 2家族模型包括了Llama 2预训练模型和Llama 2-chat微调模型，分别有7B、13B和70B参数量的版本，覆盖了不同的应用场景需求。
1.1 训练数据
Llama 2在预训练语料上比Llama增加了40%，增至2万亿个token，且训练数据中的文本来源更加的多样化。此外，Llama 2对应的微调模型是在超过100万条人工标注的数据下训练而成。
图1: Llama 2模型概览 [1]
1.2 模型评估
从模型评估上看，Llama 2在众多的基准测试中，如推理、编程、对话能力和知识测验上，都优于一代Llama和现有的开源大模型。
图2: Llama 2在不同基准测试上的得分
虽然Llama 2-70B在推理任务上表现接近GPT-3.5，但是在综合性能上还是无法与OpenAI的GPT-4和Google的PaLM-2-L等闭源大模型相媲美，尤其在编程基准上远落后于两者。
图3: Llama 2，GPT和PaLM三者在不同基准测试上的得分
2、解锁Llama 2的模型结构
2.1 Llama 2模型架构
Llama 2在预训练设置和模型架构上和一代模型非常相似。
如图4和图5所示，Llama系列模型都使用了自回归Transformer架构，即Transformer's decoder-only架构。两代模型的一致性体现在：
a. 预归一化（Pre-normalization）：对每一个transformer的子层输入都进行归一化，使用RMSNorm归一化函数
b. SwiGLU激活函数：在前馈神经网络（FFN）使用SwiGLU 激活函数替换了Transformer中的 ReLU 激活函数来提升性能
c. 旋转嵌入编码（Rotary Positional Embeddings，RoPE）：RoPE可以兼顾相对位置和绝对位置的信息以提高模型的泛化能力
2.2 Llama 2训练亮点
除了上文提到的训练数据的增加，Llama 2在训练过程方面也有两个亮点值得我们关注。第一，上下文长度的扩大提升了模型的理解能力；第二，分组查询注意力机制提高了模型的推理速度。
2.2.1 上下文窗口扩大
Llama 2的上下文长度比Llama扩大了一倍，从2048个token拓展至4096个token。更长的上下文窗口意味着更多的聊天用例可被采用，进而模型的理解能力得以提升。
2.2.2 Grouped-Query注意力
在Attention的实现上，Llama 2 30B以上的模型采用了分组查询注意力机制（Grouped-Query Attention，GQA），见图5和图6。
图6: Llama 2使用GQA [2]
自回归模型的解码通过缓存序列先前标记的键（K）值（V）对来加速注意力的计算。然而随着Batch Size和上下文窗口的增大，多头注意力模型（Multi-head Attenrion，MHA）的内存成本会随之显著增大。
图7: "GQA: Training Generalized Multi-Query Transformer Models from Multi-Head Checkpoints" [3]
GQA的优势在于其将Query进行分组，组内共享KV，这样使得K和V的预测可以跨多个头共享，从而显著降低计算和内存需求，提升推理速度 。
2.3 Llama 2-chat微调流程
Meta致力于在偏好数据上训练奖励模型，然后采用强化学习进行优化，从而提高生成的质量。
2.3.1 SFT + RLHF by RS and PPO
和InstructGPT类似，在Llama 2-chat对话模型微调流程分为：
a. 自监督训练后获得Llama 2基座模型
b. 监督微调（Supervised fine-tuning，SFT）
c. 人类反馈强化学习（Reinforcement learning with human feedback，RLHF）：拒绝采样 + 近端策略优化
RLHF使用了拒绝采样（Rejection Sampling fine-tuning，RS）和近端策略优化（Proximal Policy Optimization，PPO）两个优化算法。拒绝采样的原理为模型输出时采样K个结果，用当前时刻最好的奖励模型打分，选择奖励值最高的一个。在强化学习阶段进行梯度更新，并结合PPO进行RS加PPO的优化处理。
图8: Llama 2-chat的微调过程[1]
Meta一共迭代了5个RLHF版本，分别从V1-V5，但仅公布了最新的V5版本。V5版本迭代的步骤下图所示。
图9: RLHF-V5迭代流程
2.3.2 Quality Is All You Need
Meta使用用户偏好数据训练的两个独立的奖励模型Helpfulness RM和Safty RM，分别对有用性和安全性进行了优化。在SFT的过程中，Llama 2的官方论文[2]着重强调了只需少量高质量的SFT偏好数据就能显著提升结果质量（Quality Is All You Need）。此外，这篇论文也是第一篇指出“RLHF从根本上提高了大模型性能的上限”的论文。
图10：Llama 2论文中强调的“Quality Is All You Need"[2]
综上，Llama 2训练流程给我们最重要的一个启示是：
奖励模型不仅是RLHF的关键，也是整个大模型效果的关键；数据质量又是奖励模型的关键。[4]
03、Llama 2在UCloud UK8S上的实践
3.1 下载模型
3.1.1 下载模型
从HuggingFace上克隆Llama 2的模型 [5]：https://huggingface.co/meta-llama。本文使用的是Llama 2-chat-7b模型。
3.1.2 安装WebUI工具
oobabooga开源的text-generation-webui [6] 一个大模型的可视化工具包，安装方法如下：
a. 进入Text Generation的github
（https://github.com/oobabooga/text-generation-webui）
b. 选择一键安装包安装或者手动安装
c. 我们将Llama 2模型文件放入text-generation-webui/models目录下，文件结构如下图：
3.2 构建镜像
根据Uhub容器镜像库的说明：
（https://docs.ucloud.cn/uhub/guide）
1. 首先，在Uhub上创建镜像库
2. 其次，在云主机创建镜像，并打标
3. 最后，将云主机镜像推到Uhub中
3.3 配置UK8S集群
创建UFS文件系统并挂载。（https://docs.ucloud.cn/ufs/ufs_guide/create）
创建UK8S容器云。参考文档（https://docs.ucloud.cn/uk8s/），创建集群时，Node的配置可参照下图：
集群创建之后，点击“详情”按钮，将“外网凭证”拷贝到～/.kube/config文件中。同时，需要安装和配置Kubectl命令行工具。
（https://docs.ucloud.cn/uk8s/manageviakubectl/connectviakubectl?id=安装及配置kubectl）
3. 在UK8S中使用UFS
用创建好的UFS作为UK8S集群的共享存储。
根据在UK8S中使用UFS文档，创建PV和PVC。
（https://docs.ucloud.cn/uk8s/volume/ufs?id=在uk8s中使用ufs）
a. 创建Pod：编写配置文件ufspod.yml
执行配置文件
b. 进入Pod
查询Pod Name：
在Pod内部启动一个Bash Shell：
c. 在线推理
运行server.py文件
至此，我们就可以在Web端和Llama 2进行对话了。
本期我们介绍了【关于Llama 2】你需要知道的那些事儿。Llama系列模型由于其体积小且开源的特性，在AI社区的热度和口碑都居于高位，可以预见短期内将有更多基于Llama 2定制化的微调模型和相关服务涌现。
下期文章我们将聚焦“LangChain+大模型+向量数据库”在云端的部署和推理，敬请期待～
4、参考文献
[1] Llama 2 官方公告：https://ai.meta.com/llama/
[2] Llama 2 官方论文：https://huggingface.co/papers/2307.09288
[3] "GQA: Training Generalized Multi-Query Transformer Models from Multi-Head Checkpoints " by Google Research：https://arxiv.org/pdf/2305.13245.pdf
[4] "Llama 2: an incredible open LLM" by Nathan Lambert: https://www.interconnects.ai/p/llama-2-from-meta
[5] Llama 2 models: https://huggingface.co/meta-llama
[6] Text generation web UI github: https://github.com/oobabooga/text-generation-webui
