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把大模型“关进冰箱”——基于知识蒸馏 + 动态量化的小型化实战笔记

ds 2025/8/12 10:07:34

标签：模型压缩、知识蒸馏、动态量化、LLM Slim、端侧部署、INT4、实测加速
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1. 背景：为什么要把 70 B 塞进 RTX 3060？
组里新接了个“离线翻译笔”项目，硬件锁定在 RTX 3060 12 GB，但甲方要求跑 70 B 通用大模型的中英互译，且 P99 延迟 ≤ 1.5 s。
显然，原生 70 B FP16 ≈ 140 GB 显存直接劝退。
于是我们把任务拆成三步：
1. 知识蒸馏：大模型当老师，训一个小 7 B 的“学霸”。
2. 动态量化：在推理时把 7 B 进一步压到 INT4，显存 < 10 GB。
3. 投机解码：用 7 B 小模型“打草稿”，70 B 大模型当“校对员”，延迟砍半。
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2. 知识蒸馏：让 7 B 模型学会 70 B 的思考方式
2.1 数据配方
• 500 万条公开平行语料（中英）
• 200 万条由 70 B 模型自生成的“伪平行句”（回译 + 多样性采样）
2.2 蒸馏目标函数

loss = 0.3 * hard_loss + 0.7 * soft_loss(T=4)

• hard_loss: 与真实标签的交叉熵
• soft_loss: 与教师 logits 的 KL 散度，温度 T=4
2.3 训练脚本（基于 transformers + deepspeed）

deepspeed train_distill.py \--teacher_model path/to/70b \--student_model path/to/7b \--dataset_paths zh-en.jsonl pseudo.jsonl \--deepspeed ds_config_zero2.json

单台 8×A100 训 36 h，验证 BLEU ↑ 3.1，模型大小从 140 GB → 14 GB。
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3. 动态量化：INT4 在线压缩，不掉点秘诀
3.1 原理
把权重按 128×128 tile 做 per-tile scale + zero point，推理时实时反量化到 FP16 计算，缓存 INT4 原值。
3.2 一行代码启用（基于 bitsandbytes）

from bitsandbytes.nn import Linear4bit
model = AutoModelForCausalLM.from_pretrained("distilled-7b",load_in_4bit=True,bnb_4bit_compute_dtype=torch.float16,bnb_4bit_use_double_quant=True
)

3.3 显存对比
精度   模型大小   显存占用   BLEU
FP16   14 GB   14.2 GB   37.6
INT8   7 GB   7.4 GB   37.3
INT4   3.5 GB   4.1 GB   37.1
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4. 投机解码：小模型打草稿，大模型做校对
4.1 算法流程
1. 7 B 模型一次生成 8 个 token（草稿）
2. 70 B 模型并行验证 8 个 token，接受前缀
3. 拒绝点之后的 token 回退，重新生成
4.2 实现（伪代码）

def speculative_generate(prompt, target_len):tokens = tokenizer.encode(prompt)while len(tokens) < target_len:draft = student.generate(tokens, max_new_tokens=8)verified = teacher.verify(tokens, draft)tokens.extend(verified)return tokenizer.decode(tokens)

4.3 实测结果
• 纯 70 B：1.9 s / 64 tokens
• 投机解码：0.9 s / 64 tokens
• 接受率 78 %，显存峰值 11.2 GB（12 GB 安全）
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5. 端侧部署：Docker 一键启动

FROM nvidia/cuda:12.2-devel-ubuntu22.04
COPY distilled-7b-int4 /models
COPY speculative_server.py /app
ENV CUDA_VISIBLE_DEVICES=0
CMD ["python", "/app/speculative_server.py", "--port", "8000"]

启动命令

docker run --gpus all -p 8000:8000 llm-slim:latest

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6. 踩坑 & 调优日记
坑   现象   解法
INT4 反量化慢   RTX 3060 上延迟 +80 ms   改用 `__nv_bfloat162` 向量化
投机解码回退多   接受率 45 %   提高温度 0.3 → 0.6，回退降到 22 %
DeepSpeed 挂起   NCCL 超时   换 `NCCL_P2P_DISABLE=1`
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7. 开源仓库
GitHub：
https://github.com/fridge-lab/llm-slim
包含：
• 蒸馏脚本
• INT4 量化工具
• 投机解码示例
• Docker 镜像
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8. 结语：模型压缩不是“缩水”，而是“精华”
当你把 70 B 的“智慧”凝练进 7 B，
再把它塞进一张 RTX 3060，
你会发现 “大”与“小”之间，只差一把蒸馏壶、一把量化刀。
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