PDF2QA流水线

2361 字约 8 分钟

2025-06-16

1. 概述

PDF2QA流水线的核心目标是对于用户提供的格式异构、信息噪声高的原始文档，提供端到端的信息提取、规范化以及必要元信息的生成服务。这样提取出的数据可以直接用于RAG、预训练，以及众多大模型下游任务。在此基础上，流水线通过滑动窗口的方式，把清洗好的知识转化成一组Multi-Hop QA。根据MIRIAD的实验，这种QA格式的知识更有利于RAG准确推理。

PDF2QA支持的文件格式包括PDF, Markdown, HTML以及爬取URL对应的网页信息。

流水线的主要流程包括：

信息提取：借助MinerU, Flash-MinerU, trafilatura等工具从原始文档中提取文本信息。
文本分段：借助chonkie将文本切分成片段，支持通过Token，字符，句子等分段方式。
知识清洗：从冗余标签，格式错误，屏蔽隐私信息和违规信息等角度对原始文本信息进行清洗，使文本信息更加清洁可用。
QA构建：利用长度为三个句子的滑动窗口，将清洗好的知识库转写成一系列需要多步推理的QA，更有利于RAG准确推理。

2. 流水线设计

1. 信息提取

流水线第一步是通过FileOrURLToMarkdownConverterFlash、FileOrURLToMarkdownConverterAPI或者FileOrURLToMarkdownConverterLocal三个算子从用户原始文档或URL中提取文本知识。此步骤至关重要，它将各种格式的原始文档提取成统一的markdown格式文本，方便后续清洗步骤进行。

1.1 FileOrURLToMarkdownConverterFlash算子

本系统中若采用FileOrURLToMarkdownConverterFlash算子则PDF文件的提取基于Flash-MinerU，需要额外安装flash-mineru库。（flash-mineru在mineru的基础上实现了多进程的推理加速，解析速度远快于mineru，若要进行本地解析推荐使用此算子）。

pip install 'flash-mineru[vllm]'
# 或者
pip install 'open-dataflow[flash-mineru]'

然后还需要下载预训练好的MinerU模型进行本地推理，可以参照后文FileOrURLToMarkdownConverterLocal算子教程中的模型下载方式，也可以直接从huggingface下载（mineru模型huggingface），或者从modelscope下载（mineru模型modelscope）。下载完成后，将模型路径配置到FileOrURLToMarkdownConverterFlash算子中即可。

输入：原始文档文件或URL（使用Flash-MinerU）输出：提取后的markdown文本

示例：

self.knowledge_cleaning_step1 = FileOrURLToMarkdownConverterFlash(
    intermediate_dir = "intermediate", # 处理产生的中间产物目录
    mineru_model_path=None, # FlashMinerU 使用的模型路径（必填；如 MinerU2.5-xxx 权重目录）
    batch_size = 4, # 批处理大小
    replicas = 2, # 对pdf进行推理的副本数量
    num_gpus_per_replica = 1, # 每个副本占用的GPU数量
    engine_gpu_util_rate_to_ray_cap = 0.9 # Ray 资源利用率上限系数（flash-mineru本质上是利用ray实现多进程推理），例如设置成0.9表示ray会预留10%的资源，由于需要在保证计算效率的条件下留出一些资源给ray的管理进程同时防止OOM，通常设置在0.8~1.0之间。
)
self.knowledge_cleaning_step1.run(
    storage=self.storage.step(),
    # input_key=,
    # output_key=,
)

1.2 FileOrURLToMarkdownConverterLocal算子

本系统中若采用FileOrURLToMarkdownConverterLocal算子则PDF文件的提取基于MinerU,需进行额外配置，用户可通过如下方式配置。

conda create -n dataflow python=3.10
conda activate dataflow
git clone https://github.com/OpenDCAI/DataFlow.git
cd DataFlow
pip install -e .
pip install 'mineru[all]'

使用本地模型
为了在本地运行 MinerU 模型，您需要先将它们下载到本地存储。MinerU 提供了一个交互式命令行工具来简化此过程。
1. 下载工具指引：
您可以使用以下命令查看模型下载工具的帮助信息：
mineru-models-download --help
2. 启动模型下载：
执行以下命令开始下载过程：
mineru-models-download
在下载过程中，您将看到以下交互式提示：
选择模型下载源：
Please select the model download source: (huggingface, modelscope) [huggingface]:
建议您选择 modelscope 作为下载源，以获取更优的下载体验。
选择MinerU 版本：
MinerU1为pipeline形式解析，速度较慢，显存要求低。 MinerU2.5为vlm形式解析，速度较快，显存要求高。用户可以按需自由选择想使用的MinerU解析版本然后下载到本地。
Please select the model type to download: (pipeline, vlm, all) [all]:
建议您选择 vlm (MinerU2) 版本，因为它提供了更快的解析速度。如果您对显存有严格要求或偏好传统流水线处理，可以选择 pipeline (MinerU1)。您也可以选择 all 来下载所有可用版本。
3. 模型路径配置
mineru.json 配置文件会在您首次使用 mineru-models-download 命令时自动生成。模型下载完成后，其本地路径将会在当前终端窗口显示，并自动写入您用户目录下的 mineru.json 文件中，方便后续使用。
4. MinerU环境验证
最简单的命令行调用方式来进行环境验证:
mineru -p <input_path> -o <output_path> -b <MinerU_Backend> --source local
<input_path>：本地 PDF/图片文件或目录（./demo.pdf或./image_dir）
<output_path>：输出目录
<mineru_backend>：MinerU 版本的选择接口，使用MinerU2.5，请将 MinerU_Backend 参数设置为 "vlm-vllm-engine"或"vlm-transformers"或"vlm-http-client"；使用 MinerU1：请将 MinerU_Backend 参数设置为 "pipeline"。
5. 工具使用
FileOrURLToMarkdownConverterLocal 算子提供了 MinerU 版本的选择接口，允许用户根据需求选择合适的后端引擎。
如果用户使用 MinerU1：请将 MinerU_Backend 参数设置为 "pipeline"。这将启用传统的流水线处理方式。
如果用户使用 MinerU2.5 (默认推荐)：请将 MinerU_Backend 参数设置为 "vlm-vllm-engine"或"vlm-transformers"或"vlm-http-client"。这将启用基于多模态语言模型的新引擎。
self.knowledge_cleaning_step1 = FileOrURLToMarkdownConverterLocal(
   intermediate_dir="../example_data/KBCleaningPipeline/raw/",
   mineru_backend="vlm-auto-engine",
   mineru_model_path="<path_to_local>/MinerU2.5-2509-1.2B",
)
🌟更多详情：有关 MinerU 的详细信息，请参考其 GitHub 仓库：MinerU官方文档。

输入：原始文档文件或URL（使用MinerU2）输出：提取后的markdown文本

示例：

self.knowledge_cleaning_step1 = FileOrURLToMarkdownConverterLocal(self, 
    intermediate_dir="intermediate", 
    mineru_backend="vlm-auto-engine",
    mineru_source="local",
    mineru_model_path="<path_to_local>/MinerU2.5-2509-1.2B",
    mineru_download_model_type="vlm"
)
self.knowledge_cleaning_step1.run(
    storage=self.storage.step(),
    # input_key=,
    # output_key=,
)

2. 文本分块

文档被提取之后，文本分块(KBCChunkGenerator)步骤将提取中的长文本切分成块，系统支持通过token, character, sentence, semantic维度进行分块。

输入：提取后的Markdown文本输出：分块后的json文件

示例：

text_splitter = KBCChunkGenerator(
    split_method="token",
    chunk_size=512,
    tokenizer_name="Qwen/Qwen2.5-7B-Instruct",
)
text_splitter.run(
    storage=self.storage.step(),
    input_file=extracted,
    output_key="raw_content",
)

3. 知识清洗

文本被切块之后，知识清洗(KBCTextCleaner)专门用于对RAG（检索增强生成）系统中的原始知识内容进行标准化处理。该过程通过大语言模型接口，实现对非结构化知识的智能清洗和格式化，提升知识库的准确性和可读性。

输入：分块后的json文件输出：清洗后的json文件

knowledge_cleaner = KBCTextCleaner(
    llm_serving=api_llm_serving,
    lang="en"
)
knowledge_cleaner.run(
  storage=self.storage.step(),
  input_key= "raw_content",
  output_key="cleaned",
)

4. QA生成

知识被清洗之后，多跳QA合成(Text2MultiHopQAGenerator)专门用于从文本数据中自动生成需要多步推理的问题-答案对。该过程通过大语言模型接口，实现对文本的智能分析和复杂问题构建，适用于构建高质量的多跳问答数据集。根据MIRIAD的实验，这种QA格式的知识更有利于RAG准确推理。

输入：json格式的普通文本

输出：针对每一条文本合成一组多跳问答输出json格式

使用示例：

self.knowledge_cleaning_step4 = Text2MultiHopQAGenerator(
    llm_serving=self.llm_serving,
    lang="en",
    num_q = 5
)
self.knowledge_cleaning_step4.run(
    storage=self.storage.step(),
    # input_key=,
    # output_key=,
)

3. 运行示例

用户执行下面的脚本可以满足不同的数据需求，注意gpu_pipelines, api_pipelines, cpu_pipelines下面的脚本分别适用于测试机配有GPU，用户配置了API以及其他情况。

其中基础环境可以运行 gpu_pipelines/*_vllm.py 脚本，运行 gpu_pipelines/*_sglang.py 脚本要单独安装sglang

异构PDF2QA构建

python api_pipelines/kbcleaning_pipeline.py  # API版本
python gpu_pipelines/kbcleaning/kbcleaning_pipeline_vllm.py 
python gpu_pipelines/kbcleaningkbcleaning_pipeline_sglang.py

kbcleaning_pipeline.py kbcleaning_pipeline_pdf_vllm.py kbcleaning_pipeline_pdf_sglang.py

4. 流水线示例

以下给出基于Dataflow[vllm]环境配置的示例流水线，演示如何使用多个算子进行PDF2QA。该示例展示了如何初始化一个知识库清洗流水线，并且顺序执行各个提取和清理步骤。

from dataflow.operators.knowledge_cleaning import (
    KBCChunkGenerator,
    FileOrURLToMarkdownConverterFlash,
    KBCTextCleaner,
    # KBCMultiHopQAGenerator,
)
from dataflow.operators.core_text import Text2MultiHopQAGenerator
from dataflow.utils.storage import FileStorage
from dataflow.serving import LocalModelLLMServing_vllm

class KBCleaning_PDFvllm_GPUPipeline():
    def __init__(self):

        self.storage = FileStorage(
            first_entry_file_name="../../example_data/KBCleaningPipeline/kbc_test.jsonl",
            cache_path="./.cache/gpu",
            file_name_prefix="knowledge_cleaning_step_vllm_engine",
            cache_type="json",
        )

        self.knowledge_cleaning_step1 = FileOrURLToMarkdownConverterFlash(
            intermediate_dir = "intermediate",
            mineru_model_path = "<path_to_local>/MinerU2.5-2509-1.2B", 
            batch_size = 8,
            replicas = 2,
            num_gpus_per_replica = 1,
            engine_gpu_util_rate_to_ray_cap = 0.9
        )

        self.knowledge_cleaning_step2 = KBCChunkGenerator(
            split_method="token",
            chunk_size=512,
            tokenizer_name="Qwen/Qwen2.5-7B-Instruct",
        )

    def forward(self):
        self.knowledge_cleaning_step1.run(
            storage=self.storage.step(),
            # input_key=
            # output_key=
        )
        
        self.knowledge_cleaning_step2.run(
            storage=self.storage.step(),
            # input_key=
            # output_key=
        )

        self.llm_serving = LocalModelLLMServing_vllm(
            hf_model_name_or_path="Qwen/Qwen2.5-7B-Instruct",
            vllm_max_tokens=2048,
            vllm_tensor_parallel_size=4,
            vllm_gpu_memory_utilization=0.6,
            vllm_repetition_penalty=1.2
        )

        self.knowledge_cleaning_step3 = KBCTextCleaner(
            llm_serving=self.llm_serving,
            lang="en"
        )

        self.knowledge_cleaning_step4 = Text2MultiHopQAGenerator(
            llm_serving=self.llm_serving,
            lang="en",
            num_q = 5
        )

        self.knowledge_cleaning_step3.run(
            storage=self.storage.step(),
            # input_key=
            # output_key=
        )
        self.knowledge_cleaning_step4.run(
            storage=self.storage.step(),
            # input_key=
            # output_key=
        )
        
if __name__ == "__main__":
    model = KBCleaning_PDFvllm_GPUPipeline()
    model.forward()