GGUF、Safetensors、ONNX三种格式

GGUF、Safetensors、ONNX三种格式

GGUF

GGUF 格式的模型文件可以用于各种应用场景，例如：

• 本地部署 LLM： GGUF 格式使得在消费级计算机硬件（包括 CPU 和 GPU）上运行 LLM 成为可能。
• 移动设备上的 LLM 推理： 由于其高效的存储和加载特性，GGUF 也适用于在移动设备上进行 LLM 推理。
• 快速原型开发： GGUF 使得开发者可以更快速地加载和测试不同的 LLM 模型。

总而言之，GGUF 是一种重要的 LLM 文件格式，它通过提高存储效率、加载速度和兼容性，简化了 LLM 的使用和部署，并有望成为未来大模型文件标准格式之一。

本地运行GGUF格式的 LLM 模型

参考：https://github.com/karminski/one-small-step/blob/main/20250122-how-to-run-gguf-LLM-model/how-to-run-gguf-LLM-model.md

Safetensors

• 安全性优先： 彻底解决了 pickle 格式的远程代码执行（RCE）漏洞风险, 通过限制反序列化操作仅加载张量数据, 从根本上杜绝了恶意代码注入的可能性.
• 快速加载： 采用零拷贝（zero-copy）技术实现, 在CPU上, 如果文件已缓存, 则可以完全0拷贝（需满足张量连续存储条件）
• 跨框架支持： 原生支持 PyTorch、TensorFlow、JAX 等主流深度学习框架, 支持多 GPU 设备间的无缝数据共享.
• 轻量高效： 文件体积与性能经过优化, 支持与 LZ4/Zstandard 等压缩算法配合使用（注意：格式本身不包含压缩功能）
• 类型安全： 通过严格的元数据校验确保数据类型和形状的一致性, 避免因类型错误导致的运行时崩溃.

ONNX

(图片来自 ultralytics.com)

• ONNX（Open Neural Network Exchange）是一种开放的神经网络交换格式。
• 它由微软和Facebook于2017年共同推出，现由Linux基金会的LF AI托管，旨在解决不同深度学习框架之间的互操作性问题，实现模型在不同平台和工具链之间的无缝迁移。

核心区别与关系

特性	GGUF	Safetensors	ONNX
开发方	GGML 团队 (llama.cpp)	Hugging Face	微软/Facebook (现属 Linux 基金会)
设计目标	轻量级本地推理 (CPU/GPU)	安全高效的张量存储	跨框架模型交换与推理优化
主要用途	本地运行量化后的 LLM	安全分发模型权重	跨框架训练/部署流水线
安全性	无已知风险	专防 pickle 的 RCE 漏洞	依赖运行时环境
硬件支持	优先 CPU，部分 GPU 优化	框架相关 (PyTorch/TF/JAX)	多硬件后端 (CPU/GPU/FPGA)
典型文件体积	极小 (4-8bit 量化)	原始权重大小	中等 (含计算图元数据)

关系：

• 互补性：三者面向不同场景——GGUF 专注本地 LLM 推理，Safetensors 解决权重存储安全，ONNX 打通框架壁垒。
• 可组合使用：例如用 Safetensors 存储原始权重 → 转换为 ONNX 进行跨框架部署 → 量化成 GGUF 本地运行。

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如何选择格式？

• 本地运行 LLM：GGUF（CPU 友好）或 TensorRT-LLM（NVIDIA GPU）。
• 安全共享权重：Safetensors（Hugging Face 生态首选）。
• 跨框架部署：ONNX → 进一步转换为目标硬件格式（如 .engine 或 .tflite）。
• 移动端：Core ML（Apple）或 TFLite（Android/嵌入式）。
• 用 Safetensors：当需要安全共享、快速加载、跨框架兼容时（尤其是 Hugging Face 生态）。
• 不用 Safetensors：纯本地训练或目标平台强制要求其他格式时。

趋势观察

• GGUF 正成为开源 LLM 本地化的标准格式（如 Llama 3 社区量化版本）。
• Safetensors 在 Hugging Face 模型库的渗透率已超 90%（截至 2024）。
• ONNX 仍是企业级跨平台部署的核心中间件，但面临 PyTorch 2.0 直接导出方案的竞争。

参考资料

• https://github.com/karminski/one-small-step/blob/main/20250113-what-is-gguf/what-is-gguf.md
• https://github.com/karminski/one-small-step/blob/main/20250122-how-to-run-gguf-LLM-model/how-to-run-gguf-LLM-model.md
• https://github.com/karminski/one-small-step/blob/main/20250210-what-is-safetensors/what-is-safetensors.md
• https://github.com/karminski/one-small-step/blob/main/20250211-what-is-onnx/what-is-onnx.md