LLM端侧部署系列 | 如何将阿里千问大模型Qwen部署到手机上？实战演示(下篇)

引言
简介
编译Android可用的模型
- 转换权重
- 生成配置文件
- 模型编译
编译apk
- 修改配置文件
- 绑定android library
- 配置gradle
- 编译apk
手机上运行
- 安装 APK
- 植入模型
- 效果实测

0. 引言

清明时节雨纷纷，路上行人欲断魂。

小伙伴们好，我是《小窗幽记机器学习》的小编：卖青团的小女孩，紧接前文LLM系列。今天这篇小作文主要介绍如何将阿里巴巴的千问大模型Qwen 1.8B部署到手机端，实现离线、断网条件下使用大模型。主要包括以下几个步骤：

编译Android手机可以使用的Qwen模型
编译打包APK，为Qwen在Android手机上运行提供用户交互界面
安装APK和效果实测

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1. 简介

为将Qwen大模型部署到手机，实现断网下Qwen模型正常使用，本文选择MLC-LLM框架。

MLC LLM（机器学习编译大型语言模型，Machine Learning Compilation for Large Language Models）是一种高性能的通用部署解决方案，将任何语言模型本地化部署在各种硬件后端和本机应用程序上，并为每个人提供一个高效的框架，以进一步优化自己模型性能。该项目的使命是使每个人都能够使用ML编译技术在各种设备上本机开发、优化和部署AI模型。

以下将以Qwen1.5-1.8B-Chat为例，详细说明如何利用mlc-llm将该模型部署到Android手机上，最终实现每秒约20个token的生成速度。以下命令执行都在mlc-llm的目类下执行。囿于篇幅，将在后文，以上篇名义补充介绍对应的环境安装和配置等工作。

2. 编译Android可用模型

MODEL_NAME=Qwen1.5-1.8B-Chat
QUANTIZATION=q4f16_1

2.1 权重转换

# convert weights
mlc_llm convert_weight /share_model_zoo/LLM/Qwen/$MODEL_NAME/ --quantization $QUANTIZATION -o dist/$MODEL_NAME-$QUANTIZATION-MLC/

通过上述命令，将hf格式的Qwen模型转为mlc-llm支持的模型格式，结果文件存于：dist/Qwen1.5-1.8B-Chat-q4f16_1-MLC

2.2 生成配置文件

# 生成配置文件

mlc_llm gen_config /share_model_zoo/LLM/Qwen/$MODEL_NAME/ --quantization $QUANTIZATION --model-type qwen2 --conv-template chatml --context-window-size 4096 -o dist/${MODEL_NAME}-${QUANTIZATION}-MLC/

此时生成的配置文件dist/Qwen1.5-1.8B-Chat-q4f16_1-MLC/mlc-chat-config.json信息：

{
  "model_type": "qwen2",
  "quantization": "q4f16_1",
  "model_config": {
    "hidden_act": "silu",
    "hidden_size": 2048,
    "intermediate_size": 5504,
    "num_attention_heads": 16,
    "num_hidden_layers": 24,
    "num_key_value_heads": 16,
    "rms_norm_eps": 1e-06,
    "rope_theta": 1000000.0,
    "vocab_size": 151936,
    "context_window_size": 4096,
    "prefill_chunk_size": 4096,
    "tensor_parallel_shards": 1,
    "head_dim": 128,
    "dtype": "float32"
  },
  "vocab_size": 151936,
  "context_window_size": 4096,
  "sliding_window_size": -1,
  "prefill_chunk_size": 4096,
  "attention_sink_size": -1,
  "tensor_parallel_shards": 1,
  "mean_gen_len": 128,
  "max_gen_len": 512,
  "shift_fill_factor": 0.3,
  "temperature": 0.7,
  "presence_penalty": 0.0,
  "frequency_penalty": 0.0,
  "repetition_penalty": 1.1,
  "top_p": 0.8,
  "conv_template": {
    "name": "chatml",
    "system_template": "<|im_start|>system\n{system_message}",
    "system_message": "A conversation between a user and an LLM-based AI assistant. The assistant gives helpful and honest answers.",
    "add_role_after_system_message": true,
    "roles": {
      "user": "<|im_start|>user",
      "assistant": "<|im_start|>assistant"
    },
    "role_templates": {
      "user": "{user_message}",
      "assistant": "{assistant_message}",
      "tool": "{tool_message}"
    },
    "messages": [],
    "seps": [
      "<|im_end|>\n"
    ],
    "role_content_sep": "\n",
    "role_empty_sep": "\n",
    "stop_str": [
      "<|im_end|>"
    ],
    "stop_token_ids": [
      2
    ],
    "function_string": "",
    "use_function_calling": false
  },
  "pad_token_id": 151643,
  "bos_token_id": 151643,
  "eos_token_id": [
    151645,
    151643
  ],
  "tokenizer_files": [
    "tokenizer.json",
    "vocab.json",
    "merges.txt",
    "tokenizer_config.json"
  ],
  "version": "0.1.0"
}

2.3 模型编译

# 进行模型编译：

# 2. compile: compile model library with specification in mlc-chat-config.json

mkdir dist/libs

mlc_llm compile ./dist/${MODEL_NAME}-${QUANTIZATION}-MLC/mlc-chat-config.json --device android -o ./dist/libs/${MODEL_NAME}-${QUANTIZATION}-android.tar

生成dist/libs/Qwen1.5-1.8B-Chat-q4f16_1-android.tar文件。

3. 编译apk

3.1 修改配置文件

# Configure list of models
vim ./android/library/src/main/assets/app-config.json

将./android/library/src/main/assets/app-config.json改为：

{
  "model_list": [
    {
      "model_url": "https://huggingface.co/Qwen/Qwen1.5-1.8B-Chat",
      "model_lib": "qwen2_q4f16_1",
      "estimated_vram_bytes": 4348727787,
      "model_id": "Qwen1.5-1.8B-Chat-q4f16_1"  # 手机上模型目录要跟这个一致，不然无法加载
    }
  ],
  "model_lib_path_for_prepare_libs": {
    "qwen2_q4f16_1": "libs/Qwen1.5-1.8B-Chat-q4f16_1-android.tar"
  }
}

3.2 绑定android library

需要查看以下系统变量：

echo $ANDROID_NDK   # Android NDK toolchain
echo $TVM_NDK_CC   # Android NDK clang
echo $JAVA_HOME    # Java
export TVM_HOME=/share/Repository/mlc-llm/3rdparty/tvm # mlc-llm 中的 tvm 目类
echo $TVM_HOME     # TVM Unity runtime

是否符合预期。

# Bundle model library
cd ./android/library
./prepare_libs.sh

上述脚本会基于rustup安装aarch64-linux-android，如果比较慢，可以进行如下配置：

export RUSTUP_DIST_SERVER=https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/rustup
export RUSTUP_UPDATE_ROOT=https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/rustup/rustup

再执行上述脚本。

3.3 配置gradle

修改android/gradle/wrapper/gradle-wrapper.properties，将原始的内容：

#Thu Jan 25 10:19:50 EST 2024
distributionBase=GRADLE_USER_HOME
distributionPath=wrapper/dists
distributionUrl=https\://services.gradle.org/distributions/gradle-8.5-bin.zip
zipStoreBase=GRADLE_USER_HOME
zipStorePath=wrapper/dists

可以看出，gradle-8.5-bin.zip的路径是：android/gradle/wrapper/dist/gradle-8.5-bin.zip

这里需要注意，wrapper/dists的完整路径其实是/root/.gradle/wrapper/dists修改为：

distributionBase=GRADLE_USER_HOME
distributionPath=wrapper/dists
distributionUrl=dist/gradle-8.5-bin.zip
zipStoreBase=GRADLE_USER_HOME
zipStorePath=wrapper/dists

需要注意，distributionUrl 这个的base目录其实是mlc-llm目录下的android/gradle/wrapper。

3.4 编译apk

# Build android app
cd .. && ./gradlew assembleDebug

编译生成的Android apk 文件位于：app/build/outputs/apk/debug/app-debug.apk

4. 手机实测

4.1 安装 APK

将手机设置成debug模式，数据线连接手机，正常连接之后在电脑执行以下命令，将上面编译出的apk安装到Android手机上：

adb install app-debug.apk

PS: 需要预先在本机电脑上安装 adb 命令。

4.2 植入模型

# 改名，从而适配之前的配置信息
mv Qwen1.5-1.8B-Chat-q4f16_1-MLC Qwen1.5-1.8B-Chat-q4f16_1

# 将模型文件推送到手机的 /data/local/tmp/ 目类
adb push Qwen1.5-1.8B-Chat-q4f16_1 /data/local/tmp/

adb shell "mkdir -p /storage/emulated/0/Android/data/ai.mlc.mlcchat/files/"

adb shell "mv /data/local/tmp/Qwen1.5-1.8B-Chat-q4f16_1 /storage/emulated/0/Android/data/ai.mlc.mlcchat/files/"

4.3 聊天实测

实测大约1s可以生成20个token。