大模型训练方法、框架与技术栈

摘要:大模型训练并不是选择一个框架就结束了。训练目标、参数更新方式、上层工作流、分布式执行和在线生成分别由不同技术负责。本文从学习视角梳理主流训练方法与框架分层,解释它们如何组合,并给出按任务、开发方式和硬件规模进行选型的思路。

关键词:大模型训练、SFT、DPO、PPO、GRPO、LoRA、QLoRA、TRL、LLaMA-Factory、Axolotl、Unsloth、Open-R1、verl、DeepSpeed、FSDP、Megatron-Core

本文基于 2026 年 8 月可查的官方资料整理。开源框架更新很快,具体参数和支持矩阵请以项目对应版本的官方文档为准。


一、先建立大模型训练的全景图

一个模型从“基础模型”走向“可用助手”,可能经历如下过程:

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海量原始文本、代码、多模态数据

预训练 Pre-training

Base Model:会续写、有通用知识,但不一定会听指令

继续预训练 Continued Pre-training(可选)

吸收金融、法律、医疗、代码等领域分布

监督微调 SFT

学会对话格式、任务步骤、工具调用和标准回答

偏好优化 DPO 等(可选)

更偏好安全、清晰、有帮助的回答

强化学习 PPO / GRPO 等(可选)

针对可评分目标在线探索和优化

评测、量化、部署、监控和数据回流

这不是每个项目都必须完整执行的流水线。实际情况可能是:

  • 企业客服模型:基座模型 → SFT → DPO;
  • 数学推理模型:基座模型 → 推理轨迹 SFT → GRPO;
  • 行业知识模型:基座模型 → 继续预训练 → SFT;
  • 小型本地模型:基座模型 → QLoRA SFT → 量化部署;
  • 从零训练基础模型:数据工程 → 大规模预训练 → 多阶段后训练。

因此,第一原则是:先确定训练阶段,再选择框架。


大模型训练基础(3)-常用后训练方法

大模型后训练路线

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大模型后训练(Post-training)

├── 监督学习
│ └── SFT:学习“标准答案应该怎么写”

├── 偏好学习
│ └── DPO:学习“回答 A 比回答 B 更好”

└── 强化学习
├── PPO:根据奖励训练,通常需要 Value Model
└── GRPO:根据同题多答案的相对奖励训练,通常不需要 Value Model

LLM_Train_Method_2_illustration

7. DPO:直接偏好优化

方法类型:直接偏好优化。通常使用提前准备好的离线偏好对,不需要在训练过程中运行完整的强化学习 rollout。

7.1 原理

DPO(Direct Preference Optimization)的核心思想是:直接拿“好回答”和“差回答”训练,让模型更倾向好回答,不再先训练一个阅卷老师,再做一轮 PPO。

训练时还会保留一个冻结的 reference model 作为参照,避免模型只顾拉开好坏答案的差距而偏离原模型太远。可以理解为:

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对同一个问题:
提高 chosen 的相对倾向
降低 rejected 的相对倾向
同时参考原模型,防止整体改变过猛

大模型训练基础概念(2)

  1. 预训练与继续预训练

4.1 预训练(Pre-training)

定义:在海量通用或混合语料上使用自监督目标训练模型,主要获取语言、知识和基础能力。

通俗解释:给模型阅读海量网页、书籍、代码等内容,让它反复做“猜下一个 token”的练习。原始数据不需要人工逐条写答案,文本的下一个 token 本身就是答案。

样例数据:预训练数据通常只是连续文本,而不是问答对。

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{"text": "水在标准大气压下的沸点约为100摄氏度。温度继续升高时,液态水会逐渐转化为水蒸气。"}
{"text": "def fibonacci(n):\n if n < 2:\n return n\n return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2)"}

模型会自动从每段文本中产生大量“根据前文预测下一个 token”的训练题。

适用场景

  • 从零构建基础模型;
  • 有足够数据、算力和工程团队;
  • 现有模型在语言、授权、架构或核心能力上不满足需求。

优势:能力上限和数据分布可控,可形成自主基座。

劣势:数据、算力、稳定性、分布式系统和评测成本极高;失败代价大。

4.2 继续预训练(Continued Pre-training / Domain-Adaptive Pre-training)

定义:从已有基座继续使用语言建模目标训练,而不是使用问答标签。

通俗解释:基座模型已经读完“通识课程”,现在让它集中阅读某个专业的原始材料。例如继续阅读证券研报、法律条文或公司代码库,使它熟悉该领域的术语、表达和知识分布。

金融领域样例数据

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{"text": "资产负债率是企业负债总额与资产总额的比率,常用于衡量企业的长期偿债能力……"}
{"text": "本报告期内,公司经营活动产生的现金流量净额同比增长18.6%,主要原因是应收账款周转改善……"}

大模型训练基础概念理解(1)

一个典型大语言模型(LLM)的生命周期可以概括为:

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原始数据
↓ 清洗、去重、过滤、配比、分词
预训练(Next-Token Prediction)
↓ 获得 Base Model:会续写、有知识,但未必会听指令
继续预训练(可选,领域知识/新语言/长上下文)

监督微调 SFT
↓ 获得 Instruction Model:学会指令格式和示范行为
偏好或强化优化(DPO / PPO-RLHF / GRPO 等)
↓ 提升有用性、安全性、风格、推理或可验证任务能力
评测、压缩、量化、部署

在线推理、监控、数据回流、迭代训练

预训练主要解决“能力和知识从哪里来”,SFT 解决“如何按指令表现”,偏好优化解决“多个看似合理的答案中更偏好哪个”,推理系统解决“如何以可接受的成本和延迟把能力交付出来”。

查看更多


OpenAI Whisper 各档模型测试

因为有单机私有化部署业务需要,所以要选一款单机能hold、性能不差的模型,先看:

OpenAI Whisper:全球知名的多语言通用模型,基于海量音频数据训练,准确率高且支持多国语言与翻译

openAI Whisper 有不同大小的语音识别模型,真实场景到底用哪一个呢?我们来测试下:

模型 效果 速度 显存消耗 模型大小
turbo 🌟🌟🌟🌟🌟 🌟🌟🌟🌟🌟 ~6G 1.6G
Medium 🌟🌟🌟🌟🌟 🌟🌟 ~5G 1.5G
Small 🌟🌟🌟🌟🌟 🌟🌟🌟 ~2G 462M
tiny 🌟🌟 🌟🌟🌟🌟🌟 ~1G 73M
Base 🌟🌟🌟🌟 🌟🌟🌟🌟🌟 ~1G 139M

openAi Whisper 实际模型加载过程耗时占大部分,所以最好做成服务

测试细节


VictoriaMetrics 存储机制逻辑分析

VictoriaMetrics 是后出的一款面向可观测指标的时序数据存储和查询引擎, 传闻比prometheus 查询性能强,存储成本还低,我们也有做指标数据平台,特来学习下

以下分析基于 v1.45.x 版本

1. 核心结论

VictoriaMetrics 的存储设计可以概括为以下几点:

  • 使用 vminsertvmstoragevmselect 分离写入、存储与查询职责;
  • 采用 Prometheus 风格的单值时序模型,每个数据点由时间戳和浮点数值组成;
  • 根据指标名和标签生成时间序列标识 TSID
  • 将标签索引与原始时序数据分开存储;
  • 原始数据按 TSID 聚合,并将时间戳和值分别进行列式压缩;
  • 数据先写入内存,刷盘后形成不可变的 Part,再通过后台 Merge 合并;
  • 按月建立数据分区,通过 smallbig 两级目录平衡近期数据的读取速度与历史数据的压缩率;
  • 索引和数据均采用分层文件结构,通过元索引缩小读取范围;
  • 不依赖传统 WAL,在异常退出时可能丢失尚未刷盘的数据。

2. 集群架构

VictoriaMetrics 集群由三个核心组件组成。

组件 主要职责
vminsert 接收写入请求,通过一致性哈希将数据分发到不同的 vmstorage 节点
vmstorage 保存标签索引和时序数据,并执行本地检索
vmselect 接收查询请求,从一个或多个 vmstorage 节点读取数据并汇总结果

三个组件可以分别扩容。vmstorage 采用 Shared-Nothing 架构:节点之间不共享数据,也不需要互相通信。这种结构降低了节点间协调成本,使扩容和故障隔离更简单。


VictoriaMetrics 查询性能测试

Vectoria Metrics 查询性能测试用例

原本是测试某款产品和 vm的对比, 某款产品没有对比意义,已经移除相关对比数据, 只看vm的查询性能即可

测试结果

对比项 vectoria metircs
写入吞吐 886k/s(1.66m/s)
压缩率(源json) 0.22%
查询性能(1并发) 6.19
查询性能(10并发, 7个用例同时进行10、50、100个时间段查询,统计总用时) 34.18 s
查询性能(50并发) 560.47
查询性能(100并发) 2040.83
查询性能(50并发,47.5w/s写) 575.19

测试方案

单次查询脚本

  1. 双方准备测试用例sql
  2. 用例均通过双方的query api接口进行查询,均通过response中的执行耗时进行用例耗时统计
  3. 循环测试用例,每个用例连续执行3遍,新用例执行前清除系统cache
  4. 收集所有用例执行时间
  5. 分别统计 冷执行(用例第一次执行) 和 热执行(用例第二次和第三次执行)所耗时间
  6. 进行对比

VictoriaMetrics 写入吞吐和数据压缩比 测试

测试结果

对比项 X2.0 vectoria metircs score
写入吞吐 x 886k/s(1.66m/s)
压缩比(源json) x 0.22%

benchmark 数据源配置

pod 4c6G

数据生成速率

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3000*1230 active time series
scrapeInterval 10秒,1230*3K/10 369k samples/sec
每10分钟 更新10% time series

数据协议,prometheus remote write

数据格式(转json 后)

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{"metric":{"__name__":"node_scrape_collector_success","job":"node_exporter","instance":"host-2362","collector":"mdadm","replica":"0","revision":"r0","url_replica":"0"},"values":[1],"timestamps":[1724313603243]}
{"metric":{"__name__":"node_textfile_scrape_error","job":"node_exporter","instance":"host-1398","replica":"0","revision":"r5","url_replica":"0"},"values":[0],"timestamps":[1724313609919]}
{"metric":{"__name__":"node_textfile_scrape_error","job":"node_exporter","instance":"host-1902","replica":"0","revision":"r0","url_replica":"0"},"values":[0],"timestamps":[1724313604325]}

指标数据逻辑存储模型

指标数据逻辑存储模型

常见的时序数据库的数据模型,主要分成单值模型和多值模型

单值模型是根据业务指标数据建模,按照单个指标的细粒度进行数据使用和逻辑存储,如下所示,一行数据只有一个指标值,即value列。目前采用单值模型的时序数据库,有OpenTSDB、 KairosDB、Prometheus等。

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单值模型:
time host metric value
2026-08-08 10:00:00 web01 cpu_usage 72
2026-08-08 10:00:00 web01 io_usage 31

多值的模型则是针对数据源建模,我们每一行数据针对的是一个数据源,它的被测量的多个指标在同一列上,如下所示,一行数据有多个指标值,即有cpu和io两列。目前采用多值模型的时序数据库,有InfluxDB、TimescaleDB等。

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多值模型:
time host cpu_usage io_usage
2026-08-08 10:00:00 web01 72 31

可以把两者理解为:

  • 单值模型:一条时序记录只描述一个指标。
  • 多值模型:一条时序记录同时描述同一数据源在同一时刻的多个指标。

严格来说,多值模型中的多个指标是放在同一行的不同列/字段中,而不是同一列。


指标体系的应用场景 - 动态阈值

指标体系的应用场景 - 动态阈值

在指标体系的应用场景中,基于指标的告警也是指标数据的一个重要应用。

基于指标的告警一般有以下几种类型:

  • 静态阈值:大于/小于 某个具体的值则产生告警(对于明细数据,还可以用中位值/分位值进行阈值判断)
  • 同环比: 同比/环比 变化率/变化值 上升/下降超过多少产生告警
  • 动态阈值: 对比历史同时间段的基线值 产生告警
  • 异常检测:基于历史数据检测度量的异常行为。异常检测会检测指标的行为何时与过去不同,并考虑趋势和季节性
  • 离群点异常检测:离群点异常检测组内与其他成员相比异常的成员,主要用于判断指标的分组组合中哪些和其他组合差异过大
  • 预测告警:预测指标在未来的表现。通过在超出阈值之前发出警报

本篇主要介绍动态阈值的实现方案:


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