本教學課程說明如何在Llama-4-Scout-17上,透過多節點多 GPU 的 Slurm 叢集,微調 Google Cloud大型語言模型 (LLM)。這個叢集使用兩個 A4 虛擬機器 (VM) 執行個體,每個執行個體都有 8 個 NVIDIA B200 GPU。
本教學課程主要說明以下兩個程序:
- 使用 Cluster Toolkit 部署生產環境等級的高效能 Slurm 叢集。在這個部署作業中,您會建立已預先安裝必要軟體的自訂 VM 映像檔。您也會設定高速 RDMA 網路,並建立 Cloud Storage bucket 來託管 Terraform 狀態。
- 叢集部署完成後,您可以使用本教學課程隨附的指令碼集,執行分散式微調工作。這項工作會運用 PyTorch Fully Sharded Data Parallel (FSDP),您可透過 Hugging Face Transformer Reinforcement Learning 程式庫存取這項功能。
本教學課程適合機器學習 (ML) 工程師、平台管理員和營運人員,以及有興趣使用 Slurm 工作排程功能處理微調工作負載的資料和 AI 專家。
目標
使用 Hugging Face 存取 Llama 4。
準備環境。
建立並部署正式級別的 A4 High-GPU Slurm 叢集。
設定多節點環境,透過 FSDP 進行分散式訓練。
使用 Hugging Face
trl.SFTTrainer微調 Llama 4 模型。將資料暫存到本機 SSD。
監控工作。
清除所用資源。
費用
在本文件中,您會使用下列 Google Cloud的計費元件:
如要根據預測用量估算費用,請使用 Pricing Calculator。
事前準備
- 登入 Google Cloud 帳戶。如果您是 Google Cloud新手,歡迎 建立帳戶,親自評估產品在實際工作環境中的成效。新客戶還能獲得價值 $300 美元的免費抵免額,可用於執行、測試及部署工作負載。
-
安裝 Google Cloud CLI。
-
若您採用的是外部識別資訊提供者 (IdP),請先使用聯合身分登入 gcloud CLI。
-
執行下列指令,初始化 gcloud CLI:
gcloud init -
選取或建立專案所需的角色
- 選取專案:選取專案時,不需要具備特定 IAM 角色,只要您已獲授角色,即可選取任何專案。
-
建立專案:如要建立專案,您需要「專案建立者」角色 (
roles/resourcemanager.projectCreator),其中包含resourcemanager.projects.create權限。瞭解如何授予角色。
-
建立 Google Cloud 專案:
gcloud projects create PROJECT_ID
將
PROJECT_ID替換為您要建立的 Google Cloud 專案名稱。 -
選取您建立的 Google Cloud 專案:
gcloud config set project PROJECT_ID
將
PROJECT_ID替換為 Google Cloud 專案名稱。
啟用必要的 API:
啟用 API 時所需的角色
如要啟用 API,您需要具備服務使用情形管理員 IAM 角色 (
roles/serviceusage.serviceUsageAdmin),其中包含serviceusage.services.enable權限。瞭解如何授予角色。gcloud services enable compute.googleapis.com logging.googleapis.com cloudresourcemanager.googleapis.com servicenetworking.googleapis.com
-
安裝 Google Cloud CLI。
-
若您採用的是外部識別資訊提供者 (IdP),請先使用聯合身分登入 gcloud CLI。
-
執行下列指令,初始化 gcloud CLI:
gcloud init -
選取或建立專案所需的角色
- 選取專案:選取專案時,不需要具備特定 IAM 角色,只要您已獲授角色,即可選取任何專案。
-
建立專案:如要建立專案,您需要「專案建立者」角色 (
roles/resourcemanager.projectCreator),其中包含resourcemanager.projects.create權限。瞭解如何授予角色。
-
建立 Google Cloud 專案:
gcloud projects create PROJECT_ID
將
PROJECT_ID替換為您要建立的 Google Cloud 專案名稱。 -
選取您建立的 Google Cloud 專案:
gcloud config set project PROJECT_ID
將
PROJECT_ID替換為 Google Cloud 專案名稱。
啟用必要的 API:
啟用 API 時所需的角色
如要啟用 API,您需要具備服務使用情形管理員 IAM 角色 (
roles/serviceusage.serviceUsageAdmin),其中包含serviceusage.services.enable權限。瞭解如何授予角色。gcloud services enable compute.googleapis.com logging.googleapis.com cloudresourcemanager.googleapis.com servicenetworking.googleapis.com
-
將角色授予使用者帳戶。針對下列每個 IAM 角色,執行一次下列指令:
roles/compute.admin, roles/iam.serviceAccountUser, roles/file.editor, roles/storage.admin, roles/serviceusage.serviceUsageAdmingcloud projects add-iam-policy-binding PROJECT_ID --member="user:USER_IDENTIFIER" --role=ROLE
更改下列內容:
PROJECT_ID:專案 ID。USER_IDENTIFIER:使用者帳戶的 ID。 例如:myemail@example.com。ROLE:授予使用者帳戶的 IAM 角色。
- 為 Google Cloud 專案啟用預設服務帳戶:
gcloud iam service-accounts enable PROJECT_NUMBER-compute@developer.gserviceaccount.com
--project=PROJECT_ID將 PROJECT_NUMBER 替換為專案編號。如要查看專案編號,請參閱「 取得現有專案」。
- 將編輯者角色 (
roles/editor) 授予預設服務帳戶:gcloud projects add-iam-policy-binding PROJECT_ID
--member="serviceAccount:PROJECT_NUMBER-compute@developer.gserviceaccount.com"
--role=roles/editor - 為使用者帳戶建立本機驗證憑證:
gcloud auth application-default login
- 為專案啟用 OS 登入功能:
gcloud compute project-info add-metadata --metadata=enable-oslogin=TRUE
- 登入或建立 Hugging Face 帳戶。
- 安裝使用 Cluster Toolkit 時所需的依附元件。
使用 Hugging Face 存取 Llama 4
如要使用 Hugging Face 存取 Llama 4,請按照下列步驟操作:
-
依序點選「你的個人資料」>「設定」>「存取權杖」>「+ 建立新權杖」
複製並儲存
read access權杖值。本教學課程後續將用到這個位址。
準備環境
如要準備環境,請按照下列步驟操作:
複製 Cluster Toolkit GitHub 存放區:
git clone https://github.com/GoogleCloudPlatform/cluster-toolkit.git建立 Cloud Storage bucket 來代管 Terraform 狀態:
gcloud storage buckets create gs://BUCKET_NAME \ --project=PROJECT_ID更改下列內容:
BUCKET_NAME:Cloud Storage bucket 的名稱,必須符合bucket 命名規定。PROJECT_ID:您要建立 Cloud Storage bucket 的Google Cloud 專案 ID。
建立 A4 Slurm 叢集
如要建立 A4 Slurm 叢集,請按照下列步驟操作:
前往
cluster-toolkit目錄:cd cluster-toolkit如果是首次使用 Cluster Toolkit,請建構
gcluster二進位檔:make前往
examples/machine-learning/a4-highgpu-8g目錄:cd examples/machine-learning/a4-highgpu-8g/開啟
a4high-slurm-deployment.yaml檔案,然後按照下列方式編輯:terraform_backend_defaults: type: gcs configuration: bucket: BUCKET_NAME vars: deployment_name: a4-high project_id: PROJECT_ID region: REGION zone: ZONE a4h_cluster_size: 2 a4h_reservation_name: RESERVATION_URL更改下列內容:
BUCKET_NAME:您在上一個章節中建立的 Cloud Storage bucket 名稱。PROJECT_ID:值區所在的Google Cloud 專案 ID,也是您要建立 Slurm 叢集的專案。REGION:預訂項目所在的區域。ZONE:預訂項目所在的可用區。RESERVATION_URL:您要用來建立 Slurm 叢集的預訂網址。根據保留項目所在的專案,指定下列其中一個值:專案中已有預留項目:
RESERVATION_NAME預留項目位於其他專案,且您的專案可以使用該預留項目:
projects/RESERVATION_PROJECT_ID/reservations/RESERVATION_NAME
部署叢集:
./gcluster deploy -d examples/machine-learning/a4-highgpu-8g/a4high-slurm-deployment.yaml examples/machine-learning/a4-highgpu-8g/a4high-slurm-blueprint.yaml --auto-approve./gcluster deploy指令包含兩個階段,如下所示:第一階段會建立預先安裝所有軟體的自訂映像檔,最多可能需要 35 分鐘才能完成。
第二階段會使用該自訂映像檔部署叢集。這個程序應該會比第一階段更快完成。
如果第一階段成功,但第二階段失敗,您可以嘗試略過第一階段,再次部署 Slurm 叢集:
./gcluster deploy -d examples/machine-learning/a4-highgpu-8g/a4high-slurm-deployment.yaml examples/machine-learning/a4-highgpu-8g/a4high-slurm-blueprint.yaml --auto-approve --skip "image" -w
準備工作負載
如要準備工作負載,請執行下列操作:
建立工作負載指令碼
如要建立微調工作負載使用的指令碼,請按照下列步驟操作:
如要設定 Python 虛擬環境,請建立
install_environment.sh檔案,並加入下列內容:#!/bin/bash # This script sets up a consistent environment for FSDP training. # It is meant to be run once on the login node of your Slurm cluster set -e # --- 1. Create the Python virtual environment --- VENV_PATH="$HOME/.venv/venv-fsdp" if [ ! -d "$VENV_PATH" ]; then echo "--- Creating Python virtual environment at $VENV_PATH ---" python3 -m venv $VENV_PATH else echo "--- Virtual environment already exists at $VENV_PATH ---" fi source $VENV_PATH/bin/activate # --- 2. Install Dependencies --- echo "--- [STEP 2.1] Upgrading build toolchain ---" pip install --upgrade pip wheel packaging echo "--- [STEP 2.2] Installing PyTorch Nightly ---" pip install --force-reinstall --pre torch torchvision torchaudio --index-url https://download.pytorch.org/whl/nightly/cu128 echo "--- [STEP 2.3] Installing application dependencies ---" if [ -f "requirements-fsdp.txt" ]; then pip install -r requirements-fsdp.txt else echo "ERROR: requirements-fsdp.txt not found!" exit 1 fi # --- 3. Download the Model --- echo "--- [STEP 2.4] Downloading Llama4 model ---" if [ -z "$HF_TOKEN" ]; then echo "ERROR: The HF_TOKEN environment variable is not set."; exit 1; fi pip install huggingface_hub[cli] # Execute the CLI using its full, explicit path $VENV_PATH/bin/huggingface-cli download meta-llama/Llama-4-Scout-17B-16E-Instruct --local-dir ~/Llama-4-Scout-17B-16E-Instruct --token $HF_TOKEN echo "--- Environment setup complete. ---"這個指令碼會設定可靠的 Python 虛擬環境、安裝 PyTorch 夜間版本,並下載 Llama 4 模型。
如要為訓練指令碼指定 Python 依附元件,請建立
requirements-fsdp.txt檔案,並加入下列內容:transformers==4.55.0 datasets==4.0.0 peft==0.16.0 accelerate==1.9.0 trl==0.21.0 # Other dependencies sentencepiece==0.2.0將
llama4-train-distributed.py指定為主要訓練指令碼:import torch from datasets import load_dataset from peft import LoraConfig, PeftModel from transformers import ( AutoModelForCausalLM, AutoTokenizer, TrainingArguments, HfArgumentParser, ) from torch.distributed import get_rank, get_world_size from transformers.models.llama4.modeling_llama4 import Llama4TextDecoderLayer from trl import SFTTrainer from dataclasses import dataclass, field from typing import Optional @dataclass class ScriptArguments: model_id: str = field(metadata={"help": "Hugging Face model ID from the Hub"}) dataset_name: str = field(default="philschmid/gretel-synthetic-text-to-sql", metadata={"help": "Dataset from the Hub"}) run_inference_after_training: bool = field(default=False, metadata={"help": "Run sample inference on rank 0 after training"}) dataset_subset_size: Optional[int] = field(default=None, metadata={"help": "Number of samples to use from the dataset for training. If None, uses the full dataset."}) @dataclass class PeftArguments: lora_r: int = field(default=16, metadata={"help": "LoRA attention dimension"}) lora_alpha: int = field(default=32, metadata={"help": "LoRA alpha scaling factor"}) lora_dropout: float = field(default=0.05, metadata={"help": "LoRA dropout probability"}) @dataclass class SftTrainingArguments(TrainingArguments): max_length: Optional[int] = field(default=2048, metadata={"help": "The maximum sequence length for SFTTrainer"}) packing: Optional[bool] = field(default=False, metadata={"help": "Enable packing for SFTTrainer"}) ddp_find_unused_parameters: Optional[bool] = field(default=True, metadata={"help": "When using FSDP activation checkpointing, this must be set to True"}) def formatting_prompts_func(example): system_message = "You are a text to SQL query translator. Users will ask you questions in English and you will generate a SQL query based on the provided SCHEMA." user_prompt = f"### SCHEMA:\n{example['sql_context']}\n\n### USER QUERY:\n{example['sql_prompt']}" response = f"\n\n### SQL QUERY:\n{example['sql']}" return f"{system_message}\n\n{user_prompt}{response}" def main(): parser = HfArgumentParser((ScriptArguments, PeftArguments, SftTrainingArguments)) script_args, peft_args, training_args = parser.parse_args_into_dataclasses() training_args.gradient_checkpointing = True training_args.gradient_checkpointing_kwargs = {"use_reentrant": False} training_args.optim = "adamw_torch_fused" training_args.fsdp = "full_shard" training_args.fsdp_config = { "fsdp_auto_wrap_policy": "TRANSFORMER_BASED_WRAP", "fsdp_transformer_layer_cls_to_wrap": [Llama4TextDecoderLayer], "fsdp_state_dict_type": "FULL_STATE_DICT", "fsdp_offload_params": False, "fsdp_forward_prefetch": True, } tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained(script_args.model_id, trust_remote_code=True) model = AutoModelForCausalLM.from_pretrained( script_args.model_id, torch_dtype=torch.bfloat16, trust_remote_code=True, attn_implementation="sdpa", ) peft_config = LoraConfig( r=peft_args.lora_r, lora_alpha=peft_args.lora_alpha, lora_dropout=peft_args.lora_dropout, bias="none", task_type="CAUSAL_LM", target_modules=["q_proj", "v_proj", "k_proj", "o_proj", "gate_proj", "up_proj", "down_proj"], ) rank = get_rank() world_size = get_world_size() dataset = load_dataset(script_args.dataset_name, split="train") if script_args.dataset_subset_size is not None: dataset = dataset.select(range(script_args.dataset_subset_size)) else: print(f"Using the full dataset with {len(dataset)} samples.") dataset = dataset.shuffle(seed=training_args.seed) print(f"Dataset shuffled with seed: {training_args.seed}.") if world_size > 1: print(f"Sharding dataset for Rank {rank} of {world_size}.") dataset = dataset.shard(num_shards=world_size, index=rank) print("Initializing SFTTrainer...") trainer = SFTTrainer( model=model, args=training_args, train_dataset=dataset, peft_config=peft_config, formatting_func=formatting_prompts_func, processing_class=tokenizer, ) trainer.train() trainer.save_model(training_args.output_dir) if script_args.run_inference_after_training and trainer.is_world_process_zero(): del model del trainer torch.cuda.empty_cache() run_post_training_inference(script_args, training_args, tokenizer) def run_post_training_inference(script_args, training_args, tokenizer): """ Loads the fine-tuned PEFT adapter from the local output directory and runs inference. This should only be called on rank 0 after training is complete. """ print("\n" + "="*50) print("=== RUNNING POST-TRAINING INFERENCE TEST ===") print("="*50 + "\n") # Load the base model and merge the adapter. base_model = AutoModelForCausalLM.from_pretrained( script_args.model_id, torch_dtype=torch.bfloat16, trust_remote_code=True, device_map="auto" ) # Load the PEFT adapter and merge it into the base model model = PeftModel.from_pretrained(base_model, training_args.output_dir) model = model.merge_and_unload() # Merge weights for faster inference model.eval() # Define the test case schema = "CREATE TABLE artists (Name TEXT, Country TEXT, Genre TEXT)" system_message = "You are a text to SQL query translator. Users will ask you questions in English and you will generate a SQL query based on the provided SCHEMA." question = "Show me all artists from the Country just north of the USA." # This must match the formatting_func exactly prompt = f"{system_message}\n\n### SCHEMA:\n{schema}\n\n### USER QUERY:\n{question}\n\n### SQL QUERY:\n" print(f"Test Prompt:\n{prompt}") inputs = tokenizer(prompt, return_tensors="pt").to("cuda") print("\n--- Generating SQL... ---") outputs = model.generate( **inputs, max_new_tokens=100, pad_token_id=tokenizer.eos_token_id, do_sample=False, temperature=None, top_p=None, ) generated_sql = tokenizer.decode(outputs[0], skip_special_tokens=True)[len(prompt):].strip() print(f"\n--- Generated SQL Query ---") print(generated_sql) print("\n" + "="*50) print("=== INFERENCE TEST COMPLETE ===") print("="*50 + "\n") if __name__ == "__main__": main()這個指令碼會使用 TRL Supervised Fine-Tuning (SFT) Trainer 管理 FSDP 訓練迴圈、低秩調整 (LoRA) 設定和資料格式。
如要指定工作在 Slurm 叢集上執行的工作,請建立
submit.slurm檔案,並加入下列內容:#!/bin/bash #SBATCH --job-name=llama4-fsdp-fixed #SBATCH --nodes=2 #SBATCH --ntasks-per-node=8 #SBATCH --gpus-per-node=8 #SBATCH --partition=a4high #SBATCH --output=llama4-%j.out #SBATCH --error=llama4-%j.err set -e set -x echo "--- Slurm Job Started ---" echo "Job ID: $SLURM_JOB_ID" echo "Node List: $SLURM_JOB_NODELIST" # --- Define Paths --- LOCAL_SSD_PATH="/mnt/localssd/job_${SLURM_JOB_ID}" VENV_PATH="${HOME}/.venv/venv-fsdp" MODEL_PATH="${HOME}/Llama-4-Scout-17B-16E-Instruct" # --- STAGE 1: Stage Data to Local SSD on Each Node --- srun --ntasks=$SLURM_NNODES --ntasks-per-node=1 bash -c " echo '--- Staging on node: $(hostname) ---' mkdir -p ${LOCAL_SSD_PATH} echo 'Copying virtual environment...' rsync -a -q ${VENV_PATH}/ ${LOCAL_SSD_PATH}/venv/ echo 'Copying model weights...' rsync -a --info=progress2 ${MODEL_PATH}/ ${LOCAL_SSD_PATH}/model/ mkdir -p ${LOCAL_SSD_PATH}/hf_cache echo '--- Staging on $(hostname) complete ---' " echo "--- Staging complete on all nodes ---" # --- STAGE 2: Run the Training Job --- echo "--- Launching Distributed Training with GIB NCCL Plugin ---" nodes=( $( scontrol show hostnames "$SLURM_JOB_NODELIST" ) ) head_node=${nodes[0]} head_node_ip=$(srun --nodes=1 --ntasks=1 -w "$head_node" hostname --ip-address) export MASTER_ADDR=$head_node_ip export MASTER_PORT=29500 export NCCL_SOCKET_IFNAME=enp0s19 export NCCL_NET=gIB # export NCCL_DEBUG=INFO # Un-comment to diagnose NCCL issues if needed srun --cpu-bind=none --accel-bind=g bash -c ' # Activate the environment from the local copy source '${LOCAL_SSD_PATH}'/venv/bin/activate # Point Hugging Face cache to the local SSD export HF_HOME='${LOCAL_SSD_PATH}'/hf_cache export RANK=$SLURM_PROCID export WORLD_SIZE=$SLURM_NTASKS export LOCAL_RANK=$SLURM_LOCALID export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/gib/lib64:$LD_LIBRARY_PATH source /usr/local/gib/scripts/set_nccl_env.sh # --- Launch the training --- python \ '${SLURM_SUBMIT_DIR}'/llama4-train-distributed.py \ --model_id="'${LOCAL_SSD_PATH}'/model/" \ --output_dir="'${LOCAL_SSD_PATH}'/outputs/" \ --dataset_name="philschmid/gretel-synthetic-text-to-sql" \ --seed=900913 \ --bf16=True \ --num_train_epochs=1 \ --per_device_train_batch_size=2 \ --gradient_accumulation_steps=4 \ --learning_rate=2e-5 \ --logging_steps=10 \ --lora_r=16 \ --lora_alpha=32 \ --lora_dropout=0.05 \ --run_inference_after_training ' # --- STAGE 3: Copy Final Results Back to Persistent Storage --- echo "--- Copying final results from local SSD to shared storage ---" PERSISTENT_OUTPUT_DIR="${HOME}/outputs/llama4_job_${SLURM_JOB_ID}" mkdir -p "$PERSISTENT_OUTPUT_DIR" # Only copy from the head node where trl has combined the results srun --nodes=1 --ntasks=1 -w "$head_node" \ rsync -a --info=progress2 "${LOCAL_SSD_PATH}/outputs/" "${PERSISTENT_OUTPUT_DIR}/" # --- STAGE 4: Cleanup --- echo "--- Cleaning up local SSD on all nodes ---" srun --ntasks=$SLURM_NNODES --ntasks-per-node=1 bash -c "rm -rf ${LOCAL_SSD_PATH}" echo "--- Slurm Job Finished ---"
將指令碼上傳至 Slurm 叢集
如要將上一節建立的指令碼上傳至 Slurm 叢集,請按照下列步驟操作:
如要找出登入節點,請列出專案中的所有 A4 VM:
gcloud compute instances list --filter="machineType:a4-highgpu-8g"登入節點的名稱類似於
a4-high-login-001。將指令碼上傳至登入節點的主目錄:
gcloud compute scp --project="$PROJECT_ID" --zone="$ZONE" --tunnel-through-iap \ ./install_environment.sh \ ./requirements-fsdp.txt \ ./llama4-train-distributed.py \ ./submit.slurm \ "${LOGIN_NODE_NAME}":~/將
LOGIN_NODE_NAME替換為登入節點的名稱。
連線至 Slurm 叢集
透過 SSH 連線至登入節點,藉此連線至 Slurm 叢集:
gcloud compute ssh LOGIN_NODE_NAME \
--project=PROJECT_ID \
--tunnel-through-iap \
--zone=ZONE
安裝架構和工具
連線至登入節點後,請執行下列操作,安裝架構和工具:
匯出 Hugging Face 權杖:
# On the login node export HF_TOKEN="hf_..." # Replace with your token執行安裝指令碼:
# On the login node chmod +x install_environment.sh ./install_environment.sh這個指令會設定虛擬環境,並納入所有必要依附元件,然後將模型權重下載至
~/Llama-4-Scout-17B-16E-Instruct檔案。由於模型下載檔案非常大 (約 200 GB),視網路狀況而定,這個程序大約需要 30 分鐘。
開始微調工作負載
如要開始訓練工作負載,請按照下列步驟操作:
將工作提交至 Slurm 排程器:
sbatch submit.slurm在 Slurm 叢集的登入節點上,您可以檢查
home目錄中建立的輸出檔案,監控工作進度:# On the login node tail -f llama4-*.out如果工作順利啟動,
.err檔案會顯示進度列,並隨著工作進度更新。這項工作在 Slurm 叢集上完成的時間應會稍微超過一小時。這項工作有兩個主要階段:
- 將大型基礎模型複製到每個運算節點的本機 SSD。
- 訓練工作,會在模型複製完成後開始。這項工作大約需要 35 分鐘才能執行完畢。
清除所用資源
為避免因為本教學課程所用資源,導致系統向 Google Cloud 帳戶收取費用,請刪除含有相關資源的專案,或者保留專案但刪除個別資源。
刪除專案
刪除 Google Cloud 專案:
gcloud projects delete PROJECT_ID
刪除 Slurm 叢集
如要刪除 Slurm 叢集,請按照下列步驟操作:
前往
cluster-toolkit目錄。刪除 Terraform 檔案和所有已建立的資源:
./gcluster destroy a4-high --auto-approve