使用 Optimum Habana 在 Intel Gaudi 上加速模型训练与推理

Optimum Habana 是 Hugging Face 开发的一个开源库,旨在帮助开发者在 Intel® Gaudi® AI 加速器(HPU,Habana Processing Unit) 上高效地训练和推理大规模的机器学习模型,特别是 Transformer 和 Diffuser 模型。

它作为 Hugging Face Optimum 系列工具的一部分,专注于优化模型在 Gaudi 硬件上的性能,使开发者能够更轻松地利用 Gaudi 加速器的计算能力。

主要功能

  • 模型加载和部署: 直接在 Gaudi 设备上加载和运行 Hugging Face 模型。
  • 高效训练: 支持分布式训练,优化模型在多卡 Gaudi 集群上的训练速度和内存使用。
  • 推理优化: 利用 Gaudi 的加速特性,优化模型推理速度,降低延迟。
  • 兼容性强: 支持多种模型架构,如 BERT、GPT-2、Llama、Stable Diffusion 等,适用于文本生成、问答、图像生成等任务。

典型应用场景

  • 自然语言处理(NLP): 文本分类、问答系统、机器翻译等。
  • 计算机视觉: 图像分类、目标检测、生成式对抗网络(GAN)等。
  • 音频处理: 语音识别、音频分类等。

特点:

  • 性能优化: 充分发挥 Gaudi 加速器的潜能,加速训练和推理。
  • 成本效益: Gaudi 提供更具性价比的 AI 训练和推理解决方案。
  • 易于集成: 兼容 Hugging Face Transformers 生态,开发者可以无缝迁移现有模型。

安装方法:

1、使用最新稳定版本:
pip install --upgrade-strategy eager optimum[habana]

此命令将安装最新的稳定版本,并确保 optimum-habana 升级到最新版本。

2、从源代码安装最新开发版本:
pip install git+https://github.com/huggingface/optimum-habana.git
git clone https://github.com/huggingface/optimum-habana
3、使用 transformers_future 分支以获取 Transformers 的最新更改:
pip install git+https://github.com/huggingface/optimum-habana.git@transformers_future
git clone -b transformers_future https://github.com/huggingface/optimum-habana

安装依赖:

若要在 HPUs 上使用 DeepSpeed,还需运行以下命令:

pip install git+https://github.com/HabanaAI/DeepSpeed.git@1.19.0

安装每个示例的依赖:

pip install -r requirements.txt

使用方法:

Optim

### 使用 `optimum.onnxruntime` 导出机器学习模型 为了使用 `optimum.onnxruntime` 将 PyTorch 或 Hugging Face 的 Transformer 模型导出为 ONNX 格式,可以遵循以下过程: #### 准备环境 确保安装了必要的库,包括 `transformers`, `optimum`, 和 `onnxruntime-gpu`。可以通过 pip 安装这些依赖项。 ```bash pip install transformers optimum onnxruntime-gpu ``` #### 创建并配置 Optimum 推理管道 对于特定的任务和模型,创建相应的推理管道实例。这里以序列分类为例说明如何操作: ```python from optimum.onnxruntime import ORTModelForSequenceClassification # 加载预训练模型并转换成 ONNX 格式的模型 model = ORTModelForSequenceClassification.from_pretrained( "distilbert-base-uncased-finetuned-sst-2-english", from_transformers=True ) ``` 这段代码展示了怎样利用 `ORTModelForSequenceClassification` 类来加载一个已经经过微调用于情感分析任务的 DistilBERT 模型,并将其转化为 ONNX 格式[^2]。 #### 执行导出流程 接着定义导出的具体参数,比如优化级别 (`O3`) 可以用来减少最终 ONNX 文件大小的同时保持性能不变;还可以设置目标路径存储生成的 ONNX 文件。 ```bash (venv-meta) tarun@Taruns-MacBook-Pro ML % optimum-cli export onnx \ --model t5-small \ --optimize O3 \ t5_small_onnx ``` 上述命令行指令演示了如何通过 CLI 工具将 T5 小型版本模型导出至名为 `t5_small_onnx` 的目录下,并应用最高级别的优化选项[^3]。 #### 配置硬件加速器支持 如果希望在 AMD GPU 上运行该模型,则可以在初始化时指定执行提供者为 `"ROCMExecutionProvider"` 来启用 ROCm 支持。 ```python import torch from optimum.onnxruntime import ORTInferenceSession session_options = ort.SessionOptions() ort_session = ORTInferenceSession( 'path_to_your_model.onnx', providers=["ROCMExecutionProvider"], session_options=session_options, ) input_ids = ... # 输入张量准备 outputs = ort_session.run(None, {"input_ids": input_ids})[0] print(outputs) ``` 此部分代码片段显示了当有可用的 AMD 显卡时,应该如何调整会话配置以便充分利用 GPU 资源进行高效推理[^1]。
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