模型微調(diào)-資源消耗怎么估?
在啟動模型微調(diào)之前,最常見也最現(xiàn)實的問題往往是:顯存夠不夠?訓(xùn)練要花多長時間?租的這塊卡能不能撐得???
希望你讀完這篇文章之后,面對這些問題,能有一個清晰、可計算的判斷依據(jù),而不是憑感覺決策。
本文中的所有計算示例,均基于以下訓(xùn)練參數(shù)設(shè)定:
- 模型規(guī)模:7B參數(shù)模型(如LLaMA-7B)
- 精度:FP16(默認訓(xùn)練精度)
- 微調(diào)方式:全參數(shù)微調(diào)(FullFine-Tuning)
- 訓(xùn)練任務(wù):監(jiān)督微調(diào)(SFT)
- 數(shù)據(jù)量:10,000條
- 每條樣本:約1024token
- batchsize:32
- epoch數(shù):3
如無特殊說明,后續(xù)計算均默認采用上述參數(shù)。
一、訓(xùn)練資源總成本公式
我們將資源消耗拆解為兩個關(guān)鍵部分:
訓(xùn)練資源總成本(¥) ≈ (顯存使用、訓(xùn)練時長)而決定的你要購買/租用的GPU價格
顯存使用和訓(xùn)練時間又分別可細化為:
- 顯存使用≈固定顯存使用+動態(tài)顯存使用
- 訓(xùn)練時間≈每step耗時×step數(shù)×重試系數(shù)
理解了這個公式,也就掌握了訓(xùn)練資源估算的核心框架。
二、公式拆解與計算方法
1. 固定顯存
固定顯存指的是模型結(jié)構(gòu)本身在訓(xùn)練過程中始終占用的部分,主要包括模型參數(shù)、梯度緩存和優(yōu)化器。
全參數(shù)微調(diào)時,固定顯存大致為:
- 固定顯存≈模型參數(shù)本身大小+梯度緩存+優(yōu)化器
- 梯度緩存≈模型參數(shù)本身大小
- 優(yōu)化器≈2倍梯度緩存
- 固定顯存≈模型大小×4(在FP16精度下)
以一個 7B 模型為例:
模型本體:7B(70億參數(shù)) × 2 字節(jié)(因為精度是FP16) ≈ 14GB
- 梯度緩存:約14GB
- 優(yōu)化器狀態(tài):約28GB
- 固定顯存總計約56GB
2. 動態(tài)顯存
動態(tài)顯存主要來自訓(xùn)練過程中的中間激活值緩存,其大小受多個超參數(shù)影響,估算公式如下:
動態(tài)顯存 ≈ batch_size × seq_len × hidden_size × num_layers × precision
動態(tài)顯存 ≈ 32 × 1024 × 4096 × 32 × 2 字節(jié) ≈ 9GB
這個部分會隨著 batch size 和序列長度成比例增長,因此在資源緊張時,優(yōu)先通過減小 batch size 控制顯存使用。
3. 總顯存需求
將固定顯存和動態(tài)顯存相加:
總顯存 ≈ 56GB + 9GB ≈ 65GB
所以得出最終訓(xùn)練一次 “step”至少要用顯存 65GB
4. 訓(xùn)練步數(shù)(step 數(shù))
訓(xùn)練步數(shù)取決于訓(xùn)練集大小、batch size 和 epoch 數(shù):
step 數(shù) = 數(shù)據(jù)條數(shù) ÷ batch_size × epoch
例如:
- 數(shù)據(jù)條數(shù):10,000(按照文章一開始設(shè)定)
- batch_size:32(按照文章一開始設(shè)定)
- epoch:3(按照文章一開始設(shè)定)
計算得:
- 每個epoch:10,000÷32≈313step
- 總步數(shù):313×3=939step
5. 每 step 耗時
每步訓(xùn)練的耗時受硬件、模型大小、數(shù)據(jù)加載速度等因素影響。根據(jù)經(jīng)驗訓(xùn)練一個中等規(guī)模模型,每 step 耗時大約為 1~2 秒。
按平均 1.5 秒計算,總訓(xùn)練時間為:
訓(xùn)練時間 ≈ 939 × 1.5 秒 ≈ 1,408 秒 ≈ 23 分鐘
考慮到驗證集評估、checkpoint 存儲等過程,建議按 1~2 小時準備訓(xùn)練窗口。
6. 重試系數(shù)
訓(xùn)練過程往往伴隨多次試錯。常見問題包括:
- 數(shù)據(jù)格式不規(guī)范
- 超參數(shù)設(shè)置錯誤
- 模型loss不下降
- 中途中斷或顯存溢出
因此應(yīng)為訓(xùn)練時間乘以一個保守的重試系數(shù),推薦范圍為 2~3。
最終訓(xùn)練時間估算為:
實際訓(xùn)練時間 ≈ 理論時間 × 重試系數(shù)
以此例為參考,預(yù)計需要準備 2~3 小時 GPU 時長,先按3小時計算。
三、資源需求已知后,GPU怎么選?預(yù)算怎么算?
先回顧一下我們最開始提到的總公式:
訓(xùn)練資源總成本(¥)≈(顯存使用、訓(xùn)練時長)而決定的你要購買/租用的GPU價格
通過前面的計算,我們已經(jīng)得出兩個核心指標(biāo):
- 顯存需求約為65GB
- 完整訓(xùn)練(最終版)預(yù)估耗時約3小時(含約3次試錯和驗證)
接下來,我們可以基于這個需求,來看一下在實際環(huán)境中——例如阿里云平臺——租用相應(yīng) GPU 所需的成本。
看到這,即使不是會有疑問:單張顯卡的顯存不夠,比如 V100 如圖最高只有 32GB,那是不是可以買多張 GPU 拼成大顯存?或者一定得用一張 A100 80G 這樣的卡?
答案是:多個 GPU 的顯存不能直接拼接成“大顯存”使用。
原因如下:
- 顯卡的顯存是物理隔離的,每張GPU管理自己的內(nèi)存空間
- 程序運行時,默認只能訪問當(dāng)前所綁定那張卡的顯存
- 因此,你不能在不借助額外技術(shù)的情況下,把一個需要65GB顯存的模型“拆開”加載到幾張卡上去跑
所以,如果你要訓(xùn)練的是一個 7B 級別的大模型,全參數(shù)微調(diào)顯存需求在 65GB 左右,就只有兩個可行方案:
1、使用單卡大顯存顯卡,比如 A100 80GB,能一次性加載并訓(xùn)練整個模型
2、使用模型并行技術(shù),借助深度學(xué)習(xí)框架(如 DeepSpeed、Megatron-LM、Colossal-AI 等)手動將模型拆分、分布到多張顯卡上
在實際工程中,大多數(shù)人會選擇第一種方式,因為配置和調(diào)度相對簡單,失敗率更低。如果你不是熟悉多卡訓(xùn)練框架,強行拼顯存反而更容易踩坑。
所以最終我們以 A100 的價格為例來做一個簡單估算:
按27.08 元/小時 × 3 小時 ≈ 81.24 元。
如果試錯次數(shù)不多,經(jīng)驗充足的情況下,全參數(shù)微調(diào)一個 7B 模型、1 萬條數(shù)據(jù)的訓(xùn)練任務(wù),純算力成本大概在 100 元以內(nèi)。
當(dāng)然,這里只計算了顯卡資源的開銷。實際成本還包括數(shù)據(jù)準備(可能是最大的工作量)以及人力投入,這些在生產(chǎn)環(huán)境中同樣不可忽視。
盡管如此,當(dāng)你看到這個最終成本,其實就會發(fā)現(xiàn):大模型微調(diào)并不總是遙不可及。
面對一些特定領(lǐng)域、規(guī)模適中的任務(wù),所需的訓(xùn)練參數(shù)和資源是可以被合理控制的。只要掌握了基本的資源估算方法,就可以根據(jù)實際需求和預(yù)算,在可控范圍內(nèi)嘗試落地一次真正有價值的微調(diào)訓(xùn)練。
這一步,可能比你原先想象的更近,也更可行。
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