使用FastChat部署Baichuan2

1. 引言

近来，大型语言模型的市场需求呈现出蓬勃发展的态势。然而，仅仅掌握模型的数据准备和训练是不够的，模型的部署方法也变得至关重要。在这篇文章中，我们将以Baichuan2为例，利用FastChat进行模型部署的实战操作。

2. 提前准备

除了按照FastChat的github给出的安装条件:

还需要安装pytorch:

pip3 install torch torchvision torchaudio --index-url https://download.pytorch.org/whl/cu118
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以及其他依赖项：

pip install transformers
pip install acclerate
pip install sentencepiece
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另外，也请下载好Baichuan2的模型到本地来：

3. 使用方式

3.1 框架代码解读

既然我们都上手使用FastChat了，如果仅仅是直接运行，那基本上5分钟就过了。我们目的是要了解整个FastChat的运行机制，大家喜欢看源码的，可以直接去github上看一下。

FastChat的推理架构还是比较规范的，用的是FastAPI这个非常简洁方便的python框架，整体架构是一个Controller-Worker的架构，可扩展性更强，可以将框架、模型和用户接口分离开，可以说是非常优秀的设计。（在没有FastChat之前，我们也是这样想的构建。）

这里借用一个Controller-Worker架构模式图，更容易的展示出整个架构，可以看到在一个程序中，只会有一个Controller用于协调所有worker的工作情况以及与client的交互，因此首先需要将其构建起来，然后就是各个worker的构建，在FastChat中，worker则是模型加载后的实体，它的目的就是将来到的信息进行一个推理，把结果返回给controller。最后粉红色的Client有3种方式可以实现，第一种是最简单的CLI，第二种则是常用的WebGUI, 第三种则是比较高级的API调用。

3.1.1 controller.py解读

整个代码太长，可以看一下源代码。
大致内容如下：

代码中使用了FastAPI框架来搭建Web服务，通过HTTP接口与客户端进行通信。主要的功能模块如下：
DispatchMethod 枚举类定义了两种调度方法：LOTTERY 和 SHORTEST_QUEUE，分别表示抽签法和最短队列法。
WorkerInfo 是一个数据类，用于存储工作节点的相关信息，包括模型名称、速度、队列长度、心跳检测等。
Controller 类是任务调度器的核心类，用于注册和管理工作节点。它包含了注册工作节点、获取工作节点状态、选择工作节点等方法。
heart_beat_controller 函数是一个线程函数，用于定期检测工作节点的心跳信息，并移除超时未发送心跳的节点。
app 是一个 FastAPI 应用实例，定义了各个接口的处理函数。
create_controller 函数用于创建任务调度器的实例，并解析命令行参数。
在 main 部分，通过调用 create_controller 函数创建了一个 Controller 实例，并根据命令行参数选择是否启用 SSL 加密。最后使用 uvicorn 启动了 Web 服务。

3.1.2 model_worker.py解读

整个代码太长，可以看一下源代码。
大致内容如下：

主要功能模块如下：
BaseModelWorker 类是工作节点的基类，定义了一些共用的方法和属性，包括注册到控制器、发送心跳信息等。
ModelWorker 类继承自 BaseModelWorker，是具体的模型工作节点类。它包含了模型加载、生成文本、获取嵌入向量等方法。在初始化时会加载指定的模型，并根据命令行参数进行配置。
heart_beat_worker 函数是一个线程函数，用于定期发送心跳信息给控制器。
app 是一个 FastAPI 应用实例，定义了各个接口的处理函数。
create_background_tasks 函数用于创建后台任务，用于释放工作节点的信号量。
在 main 部分，通过调用 create_model_worker 函数创建了一个 ModelWorker 实例，并解析命令行参数。最后使用 uvicorn 启动了 Web 服务。

3.1.3 两个部分如何配合运行

这两个部分是通过网络通信进行协调工作的。
在代码中，控制器 (controller.py) 和工作节点 (worker.py) 都是通过 HTTP 协议进行通信的。工作节点会向控制器注册自己，并定期发送心跳信息告知控制器自己的状态。控制器可以根据工作节点的状态和负载情况，将任务分配给合适的工作节点。
具体的协调过程如下：

1. 工作节点启动后，会调用 register_to_controller 方法向控制器注册自己，包括工作节点的名称、心跳检测和当前状态等信息。
2. 工作节点会定期调用 send_heart_beat 方法发送心跳信息给控制器，告知自己的状态。心跳信息中包括工作节点的名称、队列长度等信息。
3. 控制器会接收到工作节点发送的心跳信息，并根据工作节点的状态和负载情况，决定是否需要重新注册工作节点。
4. 控制器可以根据需要向工作节点发送任务请求，包括生成文本任务和获取嵌入向量任务等。
5. 工作节点接收到任务请求后，会执行相应的任务，并将结果返回给控制器。
   通过这样的协调和通信机制，控制器和工作节点可以相互配合，实现任务的分发和执行。控制器负责调度和管理工作节点，而工作节点负责执行具体的模型任务。

因此，无论是使用那种用户接口，首先都要先启动Controller，然后启动Worker，最后再启动各种Client。

3.2 执行步骤

正如刚才所说的，无论哪一种Client，都需要首先启动controller和worker，遵循下面的指令：

启动controller

python3 -m fastchat.serve.controller
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然后我们启动worker：

python3 -m fastchat.serve.model_worker --model-path 
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3.2.1 使用CLI

CLI全称是command-line interface，意思是命令行交互，一般都是用于测试使用。当你需要做一个简单的演示的时候，可以使用此命令

python3 -m fastchat.serve.cli --model-path 
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3.2 使用Web GUI

Web GUI作为最方便的接口自然也是不可缺少的：

python3 -m fastchat.serve.gradio_web_server
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3.1 使用RESTful API

如果想把它也作为像ChatGPT一样调用的模型，那么只需要起一个RESTful API Server即可：

python3 -m fastchat.serve.openai_api_server --host localhost --port 8000
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执行完后调用的方式也很简单：

import openai
# to get proper authentication, make sure to use a valid key that's listed in
# the --api-keys flag. if no flag value is provided, the `api_key` will be ignored.
openai.api_key = "EMPTY"
openai.api_base = "http://localhost:8000/v1"

model = "Model name"
prompt = "Once upon a time"

# create a completion
completion = openai.Completion.create(model=model, prompt=prompt, max_tokens=64)
# print the completion
print(prompt + completion.choices[0].text)

# create a chat completion
completion = openai.ChatCompletion.create(
  model=model,
  messages=[{"role": "user", "content": "Hello! What is your name?"}]
)
# print the completion
print(completion.choices[0].message.content)
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如果需要更加复杂的描述，可以参见一下openai_api。

4. 小结

本文介绍了使用FastChat部署Baichuan2的步骤和使用方式。通过FastChat的Controller-Worker架构和不同的客户端接口，我们可以高效地部署和使用Baichuan2模型。

在使用前，我们需要按照FastChat的安装条件进行准备，并安装pytorch和其他必要的依赖项。同时，还需要下载Baichuan2的模型文件到本地。

通过阅读源代码，我们了解了FastChat的运行机制。Controller负责任务调度和与客户端的交互，而Worker则是具体的模型工作节点，负责加载模型并执行各种任务。

在使用过程中，我们可以选择不同的客户端接口。CLI提供了命令行交互的方式，适用于快速测试和演示。Web GUI则提供了友好的图形界面，方便用户进行交互。而RESTful API则使我们可以像调用ChatGPT一样使用模型。

通过本文所介绍的步骤和方式，我们可以轻松地部署和使用Baichuan2模型，为我们的应用程序和项目增添强大的语言生成能力。