强化学习框架TRL源码——SFTTrainer之不足及解决

TRL是一个专门用于训练Transformer模型的强化学习框架。它支持一系列微调技术,例如:SFT、PPO、DPO和基于它们衍生的各种学习方法。

SFT 可以说是 LLM 的基本操作了,如果只是想把 SFT 跑起来是非常简单的,只需要按照demo改改就可以开始训练。但是如果深入研究其源码,就会发现TRL的 SFTTrainer还有少许不完善之处。

1.prompt 未做loss_mask

https://github.com/huggingface/trl/blob/main/trl/trainer/sft_trainer.py
SFTTrainer默认采用了DataCollatorForLanguageModeling

if not args.packing:
    if data_collator is None:
        data_collator = DataCollatorForLanguageModeling(tokenizer=processing_class, mlm=False)

这意味着其训练模式跟pretrain是一样的。当然这不代表有什么问题,但是因为prompt同质化很严重,同样的语句会被翻来覆去地学,所以现在SFT主流的训练方法是,忽略prompt部分的loss。基于此,如果要忽略prompt_loss的话,把prompt部分的label变成-100就行了。

2.packing模式下的loss问题

构造SFT数据的方式有两种:padding(填充)和packing(打包)


样本构造示意图

如果以一个样本作为训练单位,那么剩余空间需要用pad占位,而在指令数据当中短文本是占比很大的,这样会造成浪费,导致训练效率低下,于是就有将若干sample打包在一起的训练的做法。

TRL SFT提供了packing的方式,但是它默认的loss计算是基于token mean的而不是基于sample mean的,也就是说长样本学到的权重更多一些,显然这对短样本不公平,最终会影响短句生成的效果。
要纠正这一点,需要自定义loss重构compute_loss函数(大意如此,不可直接使用此代码)

def compute_loss(self, model, inputs, return_outputs=False):
    labels = inputs.pop("labels")
    # label: [-100, -100, a, a, a, -100, b, b, -100, -100, c, c, c, -100, -100]
    label_mask = labels.eq(self.ignore_index)
    #label_mask: [True, True, False, False, False, True, False, False, True, True, False, False, False, True, True]
    loss_token_num = inputs.pop("loss_token_num")  # 每组对应的token有多少个
    # loss_token_num: [3, 3, 3, 3, 3, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 3, 1, 1]
    turn_num = inputs.pop("turn_num")  # packing了多少组example,此处为3
    outputs = model(**inputs)
    logits = outputs["logits"]
    log_probs = -nn.functional.log_softmax(logits, dim=-1)
    #log_probs: [a0, a1, a2, a3, a4, b0, b1, b2, c0, c1, c2, c3, c4, d0, d1]
    losses = log_probs.gather(dim=-1, index=labels)
    losses.masked_fill_(label_mask, 0.0)
    # losses:[0, 0, a2, a3, a4, 0, b1, b2, 0, 0, c2, c3, c4, 0, 0]
    losses = losses / loss_token_num
    # 先做样本内的token mean loss
    # [0, 0, a2/3, a3/3, a4/3, 0, b1/2, b2/2, 0, 0, c2/3, c3/3, c4/3, 0, 0]
    loss = torch.sum(losses) / turn_num
    # sum: 1/3 (a2 + a3 + a4) + 1/2 (b1 + b2) + 1/3 (c2 + c3 + c4)
    # 最后做sample mean loss
    # loss = sum / turn_num : 1/9 (a2 + a3 + a4) + 1/6 (b1 + b2) + 1/9 (c2 + c3 + c4)
    return (loss, outputs) if return_outputs else loss
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