CC_Cleaner：一种丝滑高效且易扩展的数据清洗流程

WT/XT/MC July 06, 2023

AGI 是数据 x 算法 x 算力的完美实践，是科研 + 工程 + 组织的优雅艺术。而在大模型训练的前置阶段，大数据的清洗是数据处理的基础。

以 Common Crawl 数据集为例，它可以轻松地在 Amazon 上获取到，是一个免费的、规模达到 PB 级别的网络爬虫数据集，其包括了超过 12 年间收集到的数据：原始网页数据（WARC）、元数据提取（WAT）和文本提取（WET）。如何对庞杂的原始数据进行清洗，得到高质量的数据集是一个值得研究的问题。本文将为大家介绍幻方深度求索实践优化后的数据清洗流程: cc_cleaner。

概述

FaceBook 在《CCNet: Extracting High Quality Monolingual Datasets from Web Crawl》工作中提出了从 WET 数据出发，清洗得到高质量数据集的流程。我们在此基础上做出了一些改进，提出了一种更为灵活、高效、强可拓展性的数据清洗流程，实现了更适合萤火集群的 cc_cleaner，其主要流程如下图所示：

相较于 cc_net，幻方 cc_cleaner 具有以下优点/特点：

更为完整的流程
- 相较于从 WET 出发的 cc_net，幻方 cc_cleaner 从原始的 WARC 文件出发，提供了更加完整的数据 pipeline
扩展性更高、流程配置化
- 数据清洗步骤中的算法、模型均可进行配置（如图所示），采用模块化方案，用户要自定义算法也只需继承原有函数，给定一个配置文件即可定义整个数据清洗流程
任务流程无感知
- 适配了萤火集群，任务被打断重启之后，不会重复处理数据，无需额外异常处理
- 自动进行任务分配，能方便地进行水平扩容
速度更快
- 基于高速文件系统 3fs（高达 7TB/s 读取，500GB/s 写入），大大提高了文件处理的效率

文本预处理

不同于 cc_net，我们的 cc_cleaner 从原始的 warc 数据开始做处理，通过 URL 过滤、文本抽取两步之后，生成对应的 WET 文件。其中 URL 过滤我们使用了一个包含 4.6M 个域名的黑名单，去除了包含欺诈/色情内容的网页。

清洗之后的 WET 文件在之后流程的使用中并不方便，为了更快、更方便地处理数据，我们为每一个 WET 文件生成了对应的 meta 文件，用于存储 WET 的信息摘要，其中包括：

原网页 URL
标题
对应 WET 文件路径
Data index（指明该 meta 对应的文件内容位置、长度等）
…

可以看到，meta 文件是 WET 的索引，通过更新 meta 中的内容，我们就可以实现对原始 WET 文件的修改、删除等操作。在生成 meta 文件时，我们会顺便生成文本的 minhash 用于去重，对于每一个文本，会生成一个 128 位的 int64 hash 值。

生成出来的 meta

去重

对于文本预处理中生成的每一个 meta 文件，有一个 128 位的 int64 hash 值，我们利用这个 hash 值进行去重。另外，cc_cleaner 的预处理内置了按行去重的功能，开启后将在处理 meta 时就把重复的行提前去掉。

对于 url page 的去重，首先按照去重率要求对 128 位 hash 进行分块，对于每一块 hash 的去重都是一个独立的任务，可以并行进行操作。cc_cleaner 会将每一块 hash 按照资源总量再次进行分配（例如 10 节点 * 256 核，就模 2560 进行二次分片），从前向后遍历数据，hash 相同的数据认为是重复的，并记录重复数据 index。之后将每块中记录的重复 index 从 meta 中删除，生成新的 meta，就实现了全局的去重。

语言分类

语言分类是对 WET 数据使用语言分类器进行分类，cc_cleaner 内置了 cc_net 使用的 fastText 分类器，用户也可以指定其他的分类器。通过遍历 meta 可以读取到原始的网页内容，对网页内容进行 lid 打分后，保留得分最高且大于 0.5 的 3 个分类，记录进 meta。如果没有语言得分超过 0.5，那这个数据将会被丢弃。

质量清洗

在抽取文本数据、去重并确定了网页数据的语言之后，仍然需要对文本进行一定的清洗来提高质量，称为质量清洗。幻方 cc_cleaner 内置了 cc_net 使用的 perplexity，这是一个在高质量数据上训练好的打分器，用来对 tokenize 之后的数据进行困惑度打分。

lid+困惑度打分示例

除此之外，cc_cleaner 还提供了以下清洗流程：

Document-level 过滤规则，例如：
- 丢弃单词数不在 50~100000 之间的文档
- 丢弃平均单词长度不在 3~10 之间的文档
- 丢弃“符号-单词”比例大于 0.1 的（’#’ 和 ’…’ 符号）文档
- 丢弃超过90%的行以 ‘•’ 开头或超过 30% 的行以 ’…’ 结尾的文档
- …
line-level 过滤规则，例如：
- 丢弃主要包含大写字母的行
- 丢弃只包含数字的行
- 如果行的内容是一个计数（例如：转发 12次评论 5条点赞 30个）就丢弃
- 丢弃只包含一个单词的行
- …

小结

通过上述流程，我们就生成了可以最终的 meta 数据，只需要通过 meta 数据读取原本的 wet 数据，进行 tokenize 之后就可以生成用于大语言模型训练的数据。可以发现，我们除了生成 wet 数据的文本提取步骤，其余的步骤都是对远小于原始数据的 meta 文件进行操作，用到的分类器、语言模型等均可以进行配置，这大大降低了研究人员修改数据清洗流程生成数据集的难度、时间。