什么是 Kubeflow?

Kubeflow 是一个开源机器学习 (ML) 平台,旨在简化 Kubernetes 上机器学习工作流的部署和管理。Kubeflow 将 Kubernetes 的强大功能与专门的机器学习工具和库相结合,有助于实现强大的机器学习运维 (MLOps) 实践。Kubeflow 还使 Google Kubernetes Engine (GKE) 用户能够更轻松地在 AI Hypercomputer 部署中构建机器学习工作流。

Kubeflow 可帮助机器学习工程师和数据科学家利用 Kubernetes 的可伸缩性和可移植性。用户可以忽略容器化的复杂性,专注于构建、训练和部署机器学习模型。

Kubeflow 有哪些用途?

Kubeflow 通常可用于执行一系列机器学习任务,包括:

  • 构建可移植且可扩展的机器学习工作流:用户可以将其机器学习工作流定义为流水线,以便轻松地在不同环境中共享和部署,从而提高机器学习流程的一致性和可重复性。
  • 大规模训练机器学习模型:Kubeflow 可帮助在 Kubernetes 集群中分发训练工作负载,让用户能够更高效地在更大的数据集上训练模型。这种可伸缩性可能有助于在现代机器学习应用中处理日益增长的数据量。
  • 将机器学习模型部署到生产环境:借助 Kubeflow,您可以更轻松地将训练好的机器学习模型部署为可伸缩且可靠的服务,并弥合模型开发和部署之间的差距。这可以简化从实验到适合生产环境的机器学习模型的过渡。
  • 管理机器学习生命周期:Kubeflow 通常包含用于跟踪实验、管理模型版本和监控模型性能的功能,可简化整个机器学习生命周期。这种全面管理符合持续监控和改进的 MLOps 原则。

Kubeflow 组件

Kubeflow 包含多个组件,这些组件可以协同工作,提供全面的平台。以下是一些关键组件:

流水线

Kubeflow Pipelines 利用 Docker 容器,提供一个平台,用于创建和部署可移植且可伸缩的机器学习工作流。每个流水线都充当蓝图的角色,详细说明了机器学习工作流的步骤及其相互关联。Kubeflow Pipelines 中的界面非常人性化,可用于高效管理和跟踪实验、直观呈现流水线执行情况,以及深入检查日志和性能指标。

Katib

Katib 是用于调优机器学习模型的超参数调优系统。为模型找到最佳超参数集可能需要很长时间,但 Katib 可以自动完成此过程。Katib 支持各种搜索算法,例如网格搜索、随机搜索和贝叶斯优化,让用户能够更高效地优化模型的性能。

KFServing

KFServing 提供了一个无服务器推理平台,用于部署经过训练的机器学习模型。它简化了训练好的模型的部署和伸缩。KFServing 支持各种机器学习框架,例如 TensorFlow、PyTorch 和 scikit-learn,因此它与框架无关,并且可以适应不同的机器学习生态系统。

元数据

Kubeflow 的元数据组件提供基线和工件跟踪功能。此组件可帮助数据科学家跟踪实验、数据集和模型,从而更轻松地管理和重现他们的工作。这种元数据跟踪有助于团队成员之间的协作,并确保结果的可重复性。

Kubeflow 的优势

想要简化和改进机器学习流程的组织可能会发现 Kubeflow 具有许多优势:

可伸缩性和可移植性

Kubeflow 可帮助用户根据需要扩大或缩小机器学习工作流的规模,并且可以部署到各种基础架构上,包括本地、云和混合环境。这种灵活性使组织能够根据其具体要求调整机器学习基础架构,并避免供应商锁定。

可重复性和实验跟踪

使用 Kubeflow 的一个主要好处是,其基于组件的架构可让您更轻松地重现实验和模型。它提供了用于版本控制和跟踪数据集、代码和模型参数的工具。这种可重复性可确保机器学习实验的一致性,并促进数据科学家之间的协作。

可扩展性和集成性

Kubeflow 旨在实现可扩展性,可与各种其他工具和服务集成,包括基于云的机器学习平台。还可以使用其他组件进行自定义。这可能让组织能够利用其现有的工具和工作流,并将 Kubeflow 无缝整合到其机器学习生态系统中。

降低操作的复杂度

Kubeflow 可自动执行与部署和管理机器学习工作流相关的许多任务,从而帮助数据科学家和工程师腾出时间,专注于更有价值的任务,例如模型开发和优化。这种减少的运营负担可能会带来显著的生产力和效率提升。

提高资源利用率

Kubeflow 与 Kubernetes 紧密集成,可实现更高效的资源利用率。组织可以优化硬件资源分配,并降低运行机器学习工作负载的费用。

Kubeflow 使用入门

用户可以通过几种不同的方式开始使用 Kubeflow,具体取决于个人需求和经验水平:

  • 将 Kubeflow 部署到 Google Kubernetes Engine (GKE):此选项可让您对 Kubeflow 部署拥有极大的灵活性和控制力。用户可以自定义安装以满足特定要求,并拥有对底层 Kubernetes 集群的完全访问权限。但是,这种方法可能需要更高的 Kubernetes 专业知识,并且可能更复杂。
  • 利用 Vertex AI Pipelines:此选项是一种全托管式服务,可让您更轻松地在 Google Cloud 上部署和运行 Kubeflow 流水线。Vertex AI Pipelines 负责所有基础架构管理,让用户可以专注于构建和运行机器学习工作流。如果您正在寻找快速、轻松设置的托管式解决方案,这种方法可能是一个不错的选择。
  • 探索其他平台上的 Kubeflow:Kubeflow 还可以部署到其他 Kubernetes 环境。如需查看适用于这些平台的安装说明和文档,请访问 Kubeflow 网站
要确定最佳方法,用户应考虑自己对 Kubernetes 的熟悉程度、对基础架构的控制程度要求以及预算。对于 Kubernetes 新手或希望获得更受管理的解决方案的用户,Vertex AI Pipelines 可能是一个不错的起点。如果用户需要更大的灵活性或希望在本地运行 Kubeflow,则部署到 GKE 或其他 Kubernetes 平台可能更合适。

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