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vLLM CPU和GPU模式署和推理 Qwen2 等大语言模型详细教程

人工智能

摘要：vLLM默认并不支持纯CPU模式部署和推理模式，老牛同学应网友要求，根据vLLM官网整理vLLM在CPU模式下如何部署和推理大语音模型，并以Qwen2为了进行验证和演示……

老牛同学在前面文章中，介绍了不同大模型的部署和推理方式。有网友给老牛同学留言，希望老牛同学能写一篇使用 vLLM 通过 CPU 和 GPU 推理 Qwen2 等大语言模型的文章，老牛同学决定本期安排起来。

由于vLLM默认并不支持 CPU 部署和推理，为了验证和演示CPU部署和推理过程，老牛同学肝了周六 1 个晚上和周日大半天，目前都成功了。因vLLM通过CPU部署推理的文档少之又少，官网有些地方也不是很明确，导致老牛同学在执行过程中走了不少弯路。因此，老牛同学希望通过本文，能帮助大家避免踩坑和走弯路。

通过本文，老牛同学将介绍vLLM的 3 部分内容：

  1. CPU模式下，如果编译打包vLLM框架（你没有看错：CPU模式需要我们自己编译打包）
  2. 通过CPU模式，演示多种方式部署和推理Qwen2大模型（其他模型也一样）：本地模式、部署 API 服务、API 客户端、WebUI 等方式
  3. 最后，在GPU模式，简单介绍vLLM部署和推理；相比CPU环境，简单太多了，因为vLLM默认就只支持GPU环境

vLLM 官网源代码地址：https://github.com/vllm-project/vllm

vLLM 支持目前主流大模型，详细列表见官网：https://docs.vllm.ai/en/latest/models/supported_models.html

Qwen2 系列大模型在vLLM支持大模型之列，本文将详细介绍通过vLLM部署和推理Qwen2-0.5B大语言模型（之所以选择0.5B小尺寸模型，纯粹下载更快、演示更方便，其他vLLM所支持的所有大模型，其部署和推理过程完全一样，大家可以根据自己的需要选择不同的模型）

vLLM 环境准备

特别注意的是：vLLM目前只支持Linux操作系统（包括Windows WSL子系统），因此环境准备分为 2 部分：

  1. Linux 环境准备：我们的操作系统如果是Linux系统，那就无需其他操作；如果是Windows操作系统，需要首先安装和配置好WSL子系统，老牛同学就不介绍（本教程老牛同学也是用的Windows WSL Ubuntu 子系统）
  2. Python 研发环境准备：老牛默认使用Miniconda，需要安装和设置。老牛同学稍微进行介绍，大模型研发环境配置详细文档，参加老牛同学之前的文章：大模型应用研发基础环境配置（Miniconda、Python、Jupyter Lab、Ollama 等）

安装 Miniconda 包管理工具

Linux/Windows WSL系统，我们可以通过命令行完成安装：

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mkdir -p ~/miniconda3
wget https://repo.anaconda.com/miniconda/Miniconda3-latest-Linux-x86_64.sh -O ~/miniconda3/miniconda.sh
bash ~/miniconda3/miniconda.sh -b -u -p ~/miniconda3
rm -rf ~/miniconda3/miniconda.sh

Shell 上下文激活Miniconda相关命令：

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~/miniconda3/bin/conda init bash
~/miniconda3/bin/conda init zsh

source /home/obullxl/.bashrc
source /home/obullxl/.zshrc

设置 Miniconda 国内镜像

配置镜像是为了提升依赖包下载速度，老牛同学强烈建议进行配置。

Miniconda配置文件路径：~/.condarc，一般情况下配置文件不存在，我们可以创建并初始化它：conda config --set show_channel_urls yes

然后打开配置文件，设置依赖包镜像渠道：

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show_channel_urls: true
channels:
  - https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/cloud/pytorch/
  - https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/cloud/msys2/
  - https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/cloud/conda-forge/
  - https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/pkgs/main/
  - https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/pkgs/free/
  - defaults
custom_channels:
  conda-forge: https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/cloud
  msys2: https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/cloud
  bioconda: https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/cloud
  menpo: https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/cloud
  pytorch: https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/cloud
  pytorch-lts: https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/cloud
  simpleitk: https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/cloud

保存配置文件，我可以查看配置是否生效：conda info

Conda配置信息

设置 Python 版本和虚拟环境

接下来，我们通过Minicodan安装 Python 虚拟环境：conda create --name vLLM python=3.10 -y

  • 虚拟环境名：vLLM
  • Python 版本：3.10

虚拟环境安装完成之后，我们激活环境：conda activate vLLM

特别注意：Python 版本号建议为3.10，老牛同学刚开始使用3.12后续过程出现不兼容问题！

下载 Qwen2 模型权重文件

接下来，我们下载Qwen2大模型权重文件，共有 3 种方式：Git 下载、SDK 下载、命令行下载（推荐：Git方式）

下载 Qwen2 模型权重文件（Git 方式）

我们将通过Git下载权重文件，因此先检测一下Git是否安装：git

若没有安装，则通过命令进行安装：sudo apt-get install git

如果想更新Git版本，则可执行命令：sudo apt-get update

同时，Qwen2模型权重文件比较大，我们需要用到 Git 大文件系统，因此需要提前安装好：

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sudo apt-get install git-lfs

Git准备就绪，我们开始下载模型权重文件到本地（老牛同学目录：/home/obullxl/ModelSpace/Qwen2-0.5B）：

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# 创建目录
mkdir -p ~/ModelSpace && cd ~/ModelSpace

# 下载文件
git lfs install
git clone https://www.modelscope.cn/qwen/qwen2-0.5b.git Qwen2-0.5B

下载过程中，如果因网络等原因中断，我们可以继续断点下载：

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cd ~/ModelSpace/Qwen2-0.5B
git lfs pull`

下载成功之后，我们可以看到Qwen2的模型权重文件列表：

Qwen2模型权重文件

下载 Qwen2 模型权重文件（SDK 和命令行方式）

当然，我们还可以通过以下 2 种方式下载模型权重文件：

  1. 通过 SDK 下载：
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pip install modelscope

from modelscope import snapshot_download
model_dir = snapshot_download('qwen/qwen2-0.5b')
  1. 通过命令行下载：
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pip install modelscope
modelscope download --model qwen/qwen2-0.5b

使用 vLLM 部署和推理大模型

特别注意：vLLM的依赖包默认支持 GPU 部署和推理，如果使用CPU推理，我们需要根据vLLM源代码重新编译打包！

【GPU 部署和推理】比较简单，通过 PIP 直接安装依赖包即可：

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pip install vLLM

【CPU 部署和推理】我们需要下载vLLM源代码，自己编译打包和安装：

首先，下载vLLM源代码（老牛同学目录：~/CodeSpace/vllm-project）：

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mkdir -p ~/CodeSpace
cd ~/CodeSpace

git clone https://github.com/vllm-project/vllm.git vllm-project

然后，我们安装源代码GCC 编译器：

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sudo apt-get update  -y
sudo apt-get install -y gcc-12 g++-12 libnuma-dev
sudo update-alternatives --install /usr/bin/gcc gcc /usr/bin/gcc-12 10 --slave /usr/bin/g++ g++ /usr/bin/g++-12

接下来，我们需要安装vLLM便于打包的依赖：

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cd ~/CodeSpace/vllm-project

pip install --upgrade pip
pip install wheel packaging ninja "setuptools>=49.4.0" numpy
pip install -v -r requirements-cpu.txt --extra-index-url https://download.pytorch.org/whl/cpu

最后，我们可以进行vLLM打包安装了：

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cd ~/CodeSpace/vllm-project

VLLM_TARGET_DEVICE=cpu python setup.py install

vLLM打包安装完成，我们就可以开始对Qwen2大模型进行部署和推理了：

vLLM 本地大模型部署和推理

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# Qwen2-vLLM-Local.py
import os
from transformers import AutoTokenizer
from vllm import LLM, SamplingParams

# 设置环境变量
os.environ['VLLM_TARGET_DEVICE'] = 'cpu'

# 模型ID：我们下载的模型权重文件目录
model_dir = '/home/obullxl/ModelSpace/Qwen2-0.5B'

# Tokenizer初始化
tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained(
    model_dir,
    local_files_only=True,
)

# Prompt提示词
messages = [
    {'role': 'system', 'content': 'You are a helpful assistant.'},
    {'role': 'user', 'content': '天空为什么是蓝色的？'}
]
text = tokenizer.apply_chat_template(
    messages,
    tokenize=False,
    add_generation_prompt=True,
)

# 初始化大语言模型
llm = LLM(
    model=model_dir,
    tensor_parallel_size=1,  # CPU无需张量并行
    device='cpu',
)

# 超参数：最多512个Token
sampling_params = SamplingParams(temperature=0.7, top_p=0.8, repetition_penalty=1.05, max_tokens=512)

# 模型推理输出
outputs = llm.generate([text], sampling_params)

for output in outputs:
    prompt = output.prompt
    generated_text = output.outputs[0].text

    print(f'Prompt提示词: {prompt!r}, 大模型推理输出: {generated_text!r}')

vLLM本地推理Qwen2大模型

发布 API 服务和调用推理

本地部署推理只能在一台服务器完成，我们也通过vLLM把本地大模型部署成 OpenAI API 服务：

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python -m vllm.entrypoints.openai.api_server --model ~/ModelSpace/Qwen2-0.5B

默认情况下，API 服务端口为8000，我们可通过 --port 参数设置服务端口；同时，可通过--host 参数设置服务地址：

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python -m vllm.entrypoints.openai.api_server --model /home/obullxl/ModelSpace/Qwen2-0.5B --port 8000 --host 0.0.0.0

API 服务部署成功之后，可以通过 CURL 命令验证服务：

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# Qwen2-vLLM-CURL.py
curl http://localhost:8000/v1/chat/completions -H "Content-Type: application/json" -d '{
  "model": "/home/obullxl/ModelSpace/Qwen2-0.5B",
  "messages": [
    {"role": "system", "content": "You are a helpful assistant."},
    {"role": "user", "content": "天空为什么是蓝色的？"}
  ],
  "temperature": 0.7,
  "top_p": 0.8,
  "repetition_penalty": 1.05,
  "max_tokens": 512
}'

CURL调用Qwen2大模型推理

或者，我们可以通过 Python 客户端调用API 访问服务：

若没有安装openai依赖包，需要提前安装一下：pip install openai

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# Qwen2-vLLM-OpenAI.py
from openai import OpenAI

# OpenAI初始化
client = OpenAI(
    api_key='EMPTY',
    base_url='http://localhost:8000/v1',
)

chat_response = client.chat.completions.create(
    model='/home/obullxl/ModelSpace/Qwen2-0.5B',
    messages=[
        {'role': 'system', 'content': 'You are a helpful assistant.'},
        {'role': 'user', 'content': '天空为什么是蓝色的？'},
    ],
    temperature=0.7,
    top_p=0.8,
    max_tokens=512,
)

print('Qwen2推理结果:', chat_response)

API客户端调用Qwen2大模型推理

我们还可以通过 WebUI 访问我们部署的 API 服务：

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pip install gradio

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# Qwen2-vLLM-WebUI.py
import argparse
import json

import gradio as gr
import requests


def http_bot(prompt):
    headers = {"User-Agent": "vLLM Client"}
    pload = {
        "prompt": prompt,
        "stream": True,
        "max_tokens": 128,
    }
    response = requests.post(args.model_url,
                             headers=headers,
                             json=pload,
                             stream=True)

    for chunk in response.iter_lines(chunk_size=8192,
                                     decode_unicode=False,
                                     delimiter=b"\0"):
        if chunk:
            data = json.loads(chunk.decode("utf-8"))
            output = data["text"][0]
            yield output


def build_demo():
    with gr.Blocks() as demo:
        gr.Markdown("# vLLM text completion demo\n")
        inputbox = gr.Textbox(label="Input",
                              placeholder="Enter text and press ENTER")
        outputbox = gr.Textbox(label="Output",
                               placeholder="Generated result from the model")
        inputbox.submit(http_bot, [inputbox], [outputbox])
    return demo


if __name__ == "__main__":
    parser = argparse.ArgumentParser()
    parser.add_argument("--host", type=str, default=None)
    parser.add_argument("--port", type=int, default=8001)
    parser.add_argument("--model-url",
                        type=str,
                        default="http://0.0.0.0:8000/generate")
    args = parser.parse_args()

    demo = build_demo()
    demo.queue().launch(server_name=args.host,
                        server_port=args.port,
                        share=True)

启动 WebUI 服务：python Qwen2-vLLM-WebUI.py

浏览器打开 WebUI 界面：http://localhost:8001（如是Windows WSL子系统，可以通过ifconfig命令、或者直接通过ifconfig | grep eth0 -n1 | grep inet | awk '{print $3}'命令获取 WSL 的 IP 地址），通过 WebUI 我们就可以与大模型对话了：

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Running on local URL:  http://127.0.0.1:8001

如果我们是Windows WSL子系统，那么需要把 WebUI 设置为共享模式，否则会有如下提示：

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Running on local URL:  http://127.0.0.1:8001

Could not create share link. Missing file: /home/obullxl/miniconda3/envs/vLLM/lib/python3.10/site-packages/gradio/frpc_linux_amd64_v0.2.

Please check your internet connection. This can happen if your antivirus software blocks the download of this file. You can install manually by following these steps:

1. Download this file: https://cdn-media.huggingface.co/frpc-gradio-0.2/frpc_linux_amd64
2. Rename the downloaded file to: frpc_linux_amd64_v0.2
3. Move the file to this location: /home/obullxl/miniconda3/envs/vLLM/lib/python3.10/site-packages/gradio

frpc_linux_amd64文件默认在 HF 上，需要通畅的网络，老牛同学已经下载好，请自取：

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链接: https://pan.baidu.com/s/1CYDcbkUEhhhCEuzb5z8xXA?pwd=LNTX
提取码: LNTX

GPU 多卡部署和推理大模型

非常抱歉，因老牛同学没有 GPU 卡，因此本文此部分通过 GPU 部署和推理的结果无法演示和截图。但老牛同学查看和研究了官网，总结了 GPU 多卡的使用方法，大家若有卡的话可以验证一下。若本文此部分有不正确或者遗漏之处，还望留言指出，老牛同学进行修正完善，谢谢大家！

我们可以通过tensor_parallel_size参数启用 GPU 多卡分布式并行推理能力，提高大模型推理的吞吐量。

【vLLM 本地大模型部署和推理】

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from vllm import LLM, SamplingParams

# ...... 省略部分

llm = LLM(
  model=model_dir,
  tensor_parallel_size=4,
)

# ....... 其他省略

【发布 API 服务和调用推理】

同样的，也可以通过 --tensor-parallel-size 参数部署并发布 API 服务：

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python -m vllm.entrypoints.api_server --model /home/obullxl/ModelSpace/Qwen2-0.5B --tensor-parallel-size 4

客户端的使用方法，与之前完全一样~

总结：vLLM 建议生产环境部署推理

至此，通过vLLM部署和推理Qwen2等大语言模型的教程就结束了。vLLM官方默认支持 GPU 部署和推理，CPU则需要单独编译打包，比较繁琐。

老牛同学建议：如果我们是研发、联调、WSL 等环境使用大语言模型，建议就是直接用Llama.cpp、Ollama等部署和推理工具；生产部署是 Linux 操作系统，可以使用vLLM部署和推理。

大家可以看出，其实通过Llama.cpp、Ollama等方式部署和推理大语言模型的方式，其实都大同小异：

  1. 本地部署和推理：先下载模型权重文件，然后通过对应的 Python 模块完成部署和推理
  2. 通过 API 部署和推理：先把本地模型部署到某个 API 服务端口，然后通过 API 客户端完成调用推理

本文所有源代码仓库地址：https://gitee.com/obullxl/SunningTX/tree/master/PythonTX/Qwen-vLLM

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