Déployer une application Ray Serve avec un modèle Stable Diffusion sur Google Kubernetes Engine (GKE)


Ce guide explique comment déployer et diffuser un modèle Stable Diffusion sur Google Kubernetes Engine (GKE) à l'aide de Ray Serve et du Module complémentaire Ray Operator.

À propos de Ray et Ray Serve

Ray est un framework de calcul évolutif Open Source pour les applications d'IA/ML. Ray Serve est une bibliothèque de diffusion de modèles pour Ray, utilisée pour le scaling et la diffusion de modèles dans un environnement distribué. Pour en savoir plus, consultez la section Ray Serve dans la documentation Ray.

Vous pouvez utiliser une ressource RayCluster ou RayService pour déployer vos applications Ray Serve. Vous devez utiliser une ressource RayService en production pour les raisons suivantes:

  • Mises à jour sur place pour les applications RayService
  • Mise à niveau sans temps d'arrêt pour les ressources RayCluster
  • Applications Ray Serve haute disponibilité

Objectifs

Ce guide est destiné aux clients d'IA générative, aux utilisateurs nouveaux ou existants de GKE, aux ingénieurs en ML, aux ingénieurs MLOps (DevOps) ou aux administrateurs de plate-forme qui s'intéressent à l'utilisation des fonctionnalités d'orchestration de conteneurs Kubernetes pour diffuser des modèles utilisant Ray.

  • Créer un cluster GKE avec un pool de nœuds TPU.
  • Créez un cluster Ray à l'aide de la ressource personnalisée RayCluster.
  • Exécutez une application Ray Serve.
  • Déployer une ressource personnalisée RayService.

Coûts

Dans ce document, vous utilisez les composants facturables suivants de Google Cloud :

Obtenez une estimation des coûts en fonction de votre utilisation prévue à l'aide du simulateur de coût. Les nouveaux utilisateurs de Google Cloud peuvent bénéficier d'un essai gratuit.

Une fois que vous avez terminé les tâches décrites dans ce document, vous pouvez éviter de continuer à payer des frais en supprimant les ressources que vous avez créées. Pour en savoir plus, consultez la section Effectuer un nettoyage.

Avant de commencer

Cloud Shell est préinstallé avec les logiciels dont vous avez besoin dans ce tutoriel, y compris kubectl et gcloud CLI. Si vous n'utilisez pas Cloud Shell, vous devez installer gcloud CLI.

  1. Sign in to your Google Cloud account. If you're new to Google Cloud, create an account to evaluate how our products perform in real-world scenarios. New customers also get $300 in free credits to run, test, and deploy workloads.
  2. Install the Google Cloud CLI.
  3. To initialize the gcloud CLI, run the following command:

    gcloud init
  4. Create or select a Google Cloud project.

    • Create a Google Cloud project:

      gcloud projects create PROJECT_ID

      Replace PROJECT_ID with a name for the Google Cloud project you are creating.

    • Select the Google Cloud project that you created:

      gcloud config set project PROJECT_ID

      Replace PROJECT_ID with your Google Cloud project name.

  5. Make sure that billing is enabled for your Google Cloud project.

  6. Enable the GKE API:

    gcloud services enable container.googleapis.com
  7. Grant roles to your user account. Run the following command once for each of the following IAM roles: roles/container.clusterAdmin, roles/container.admin

    gcloud projects add-iam-policy-binding PROJECT_ID --member="user:USER_IDENTIFIER" --role=ROLE
    • Replace PROJECT_ID with your project ID.
    • Replace USER_IDENTIFIER with the identifier for your user account. For example, user:myemail@example.com.

    • Replace ROLE with each individual role.

Préparer votre environnement

Pour préparer votre environnement, procédez comme suit :

  1. Lancez une session Cloud Shell depuis la console Google Cloud en cliquant sur Icône d'activation Cloud Shell Activer Cloud Shell dans la console Google Cloud. Une session s'ouvre dans le volet inférieur de la console Google Cloud.

  2. Définissez les variables d'environnement :

    export PROJECT_ID=PROJECT_ID
    export CLUSTER_NAME=rayserve-cluster
    export COMPUTE_REGION=us-central1
    export COMPUTE_ZONE=us-central1-c
    export CLUSTER_VERSION=CLUSTER_VERSION
    export TUTORIAL_HOME=`pwd`
    

    Remplacez les éléments suivants :

    • PROJECT_ID: ID de votre projet. Google Cloud
    • CLUSTER_VERSION : version de GKE à utiliser. Doit être 1.30.1 ou une version ultérieure.
  3. Clonez le dépôt GitHub.

    git clone https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes-engine-samples
    
  4. Accédez au répertoire de travail :

    cd kubernetes-engine-samples/ai-ml/gke-ray/rayserve/stable-diffusion
    
  5. Créez un environnement virtuel Python :

    python -m venv myenv && \
    source myenv/bin/activate
    
    1. Installez Conda.

    2. Exécutez les commandes suivantes :

      conda create -c conda-forge python=3.9.19 -n myenv && \
      conda activate myenv
      

    Lorsque vous déployez une application Serve avec serve run, Ray s'attend à ce que la version Python du client local corresponde à la version utilisée dans le cluster Ray. L'image rayproject/ray:2.37.0 utilise Python 3.9. Si vous exécutez une autre version cliente, sélectionnez l'image Ray appropriée.

  6. Installez les dépendances requises pour exécuter l'application Serve:

    pip install ray[serve]==2.37.0
    pip install torch
    pip install requests
    

Créer un cluster GKE avec un pool de nœuds GPU.

Créez un cluster GKE Autopilot ou Standard avec un pool de nœuds GPU:

Créez un cluster Autopilot :

gcloud container clusters create-auto ${CLUSTER_NAME}  \
    --enable-ray-operator \
    --cluster-version=${CLUSTER_VERSION} \
    --location=${COMPUTE_REGION}
  1. Créez un cluster standard :

    gcloud container clusters create ${CLUSTER_NAME} \
        --addons=RayOperator \
        --cluster-version=${CLUSTER_VERSION}  \
        --machine-type=c3d-standard-8 \
        --location=${COMPUTE_ZONE} \
        --num-nodes=1
    
  2. Créez un pool de nœuds GPU :

    gcloud container node-pools create gpu-pool \
        --cluster=${CLUSTER_NAME} \
        --machine-type=g2-standard-8 \
        --location=${COMPUTE_ZONE} \
        --num-nodes=1 \
        --accelerator type=nvidia-l4,count=1,gpu-driver-version=latest
    

Déployer une ressource RayCluster

Pour déployer une ressource RayCluster:

  1. Examinez le fichier manifeste suivant :

    apiVersion: ray.io/v1
    kind: RayCluster
    metadata:
      name: stable-diffusion-cluster
    spec:
      rayVersion: '2.37.0'
      headGroupSpec:
        rayStartParams:
          dashboard-host: '0.0.0.0'
        template:
          metadata:
          spec:
            containers:
            - name: ray-head
              image: rayproject/ray:2.37.0
              ports:
              - containerPort: 6379
                name: gcs
              - containerPort: 8265
                name: dashboard
              - containerPort: 10001
                name: client
              - containerPort: 8000
                name: serve
              resources:
                limits:
                  cpu: "2"
                  ephemeral-storage: "15Gi"
                  memory: "8Gi"
                requests:
                  cpu: "2"
                  ephemeral-storage: "15Gi"
                  memory: "8Gi"
            nodeSelector:
              cloud.google.com/machine-family: c3d
      workerGroupSpecs:
      - replicas: 1
        minReplicas: 1
        maxReplicas: 4
        groupName: gpu-group
        rayStartParams: {}
        template:
          spec:
            containers:
            - name: ray-worker
              image: rayproject/ray:2.37.0-gpu
              resources:
                limits:
                  cpu: 4
                  memory: "16Gi"
                  nvidia.com/gpu: 1
                requests:
                  cpu: 3
                  memory: "16Gi"
                  nvidia.com/gpu: 1
            nodeSelector:
              cloud.google.com/gke-accelerator: nvidia-l4

    Ce fichier manifeste décrit une ressource RayCluster.

  2. Appliquez le fichier manifeste à votre cluster :

    kubectl apply -f ray-cluster.yaml
    
  3. Vérifiez que la ressource RayCluster est prête:

    kubectl get raycluster
    

    Le résultat ressemble à ce qui suit :

    NAME                       DESIRED WORKERS   AVAILABLE WORKERS   CPUS   MEMORY   GPUS   STATUS   AGE
    stable-diffusion-cluster   2                 2                   6      20Gi     0      ready    33s
    

    Dans ce résultat, ready dans la colonne STATUS indique que la ressource RayCluster est prête.

Se connecter à la ressource RayCluster

Pour vous connecter à la ressource RayCluster:

  1. Vérifiez que GKE a créé le service RayCluster :

    kubectl get svc stable-diffusion-cluster-head-svc
    

    Le résultat ressemble à ce qui suit :

    NAME                             TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)                                AGE
    pytorch-mnist-cluster-head-svc   ClusterIP   34.118.238.247   <none>        10001/TCP,8265/TCP,6379/TCP,8080/TCP   109s
    
  2. Établissez des sessions de transfert de port vers le nœud principal Ray:

    kubectl port-forward svc/stable-diffusion-cluster-head-svc 8265:8265 2>&1 >/dev/null &
    kubectl port-forward svc/stable-diffusion-cluster-head-svc 10001:10001 2>&1 >/dev/null &
    
  3. Vérifiez que le client Ray peut se connecter au cluster Ray à l'aide de localhost :

    ray list nodes --address http://localhost:8265
    

    Le résultat ressemble à ce qui suit :

    ======== List: 2024-06-19 15:15:15.707336 ========
    Stats:
    ------------------------------
    Total: 3
    
    Table:
    ------------------------------
        NODE_ID                                                   NODE_IP     IS_HEAD_NODE    STATE    NODE_NAME    RESOURCES_TOTAL                 LABELS
    0  1d07447d7d124db641052a3443ed882f913510dbe866719ac36667d2  10.28.1.21  False           ALIVE    10.28.1.21   CPU: 2.0                        ray.io/node_id: 1d07447d7d124db641052a3443ed882f913510dbe866719ac36667d2
    # Several lines of output omitted
    

Exécuter une application Ray Serve

Pour exécuter une application Ray Serve, procédez comme suit :

  1. Exécutez l'application Ray Serve Stable Diffusion:

    serve run stable_diffusion:entrypoint --working-dir=. --runtime-env-json='{"pip": ["torch", "torchvision", "diffusers==0.12.1", "huggingface_hub==0.25.2", "transformers", "fastapi==0.113.0"], "excludes": ["myenv"]}' --address ray://localhost:10001
    
    

    Le résultat ressemble à ce qui suit :

    2024-06-19 18:20:58,444 INFO scripts.py:499 -- Running import path: 'stable_diffusion:entrypoint'.
    2024-06-19 18:20:59,730 INFO packaging.py:530 -- Creating a file package for local directory '.'.
    2024-06-19 18:21:04,833 INFO handle.py:126 -- Created DeploymentHandle 'hyil6u9f' for Deployment(name='StableDiffusionV2', app='default').
    2024-06-19 18:21:04,834 INFO handle.py:126 -- Created DeploymentHandle 'xo25rl4k' for Deployment(name='StableDiffusionV2', app='default').
    2024-06-19 18:21:04,836 INFO handle.py:126 -- Created DeploymentHandle '57x9u4fp' for Deployment(name='APIIngress', app='default').
    2024-06-19 18:21:04,836 INFO handle.py:126 -- Created DeploymentHandle 'xr6kt85t' for Deployment(name='StableDiffusionV2', app='default').
    2024-06-19 18:21:04,836 INFO handle.py:126 -- Created DeploymentHandle 'g54qagbz' for Deployment(name='APIIngress', app='default').
    2024-06-19 18:21:19,139 INFO handle.py:126 -- Created DeploymentHandle 'iwuz00mv' for Deployment(name='APIIngress', app='default').
    2024-06-19 18:21:19,139 INFO api.py:583 -- Deployed app 'default' successfully.
    
  2. Établissez une session de transfert de port vers le port Ray Serve (8000):

    kubectl port-forward svc/stable-diffusion-cluster-head-svc 8000:8000 2>&1 >/dev/null &
    
  3. Exécutez le script Python :

    python generate_image.py
    

    Le script génère une image dans un fichier nommé output.png. Le résultat ressemble à ce qui suit :

    Plage au coucher du soleil. Image générée par Stable Diffusion.

Déployer un RayService

La ressource personnalisée RayService gère le cycle de vie d'une ressource RayCluster et d'une application Ray Serve.

Pour en savoir plus sur RayService, consultez les sections Déploiement d'applications Ray Serve et Guide de production dans la documentation Ray.

Pour déployer une ressource RayService, procédez comme suit :

  1. Examinez le fichier manifeste suivant :

    apiVersion: ray.io/v1
    kind: RayService
    metadata:
      name: stable-diffusion
    spec:
      serveConfigV2: |
        applications:
          - name: stable_diffusion
            import_path: ai-ml.gke-ray.rayserve.stable-diffusion.stable_diffusion:entrypoint
            runtime_env:
              working_dir: "https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes-engine-samples/archive/main.zip"
              pip: ["diffusers==0.12.1", "torch", "torchvision", "huggingface_hub==0.25.2", "transformers"]
      rayClusterConfig:
        rayVersion: '2.37.0'
        headGroupSpec:
          rayStartParams:
            dashboard-host: '0.0.0.0'
          template:
            spec:
              containers:
              - name: ray-head
                image:  rayproject/ray:2.37.0
                ports:
                - containerPort: 6379
                  name: gcs
                - containerPort: 8265
                  name: dashboard
                - containerPort: 10001
                  name: client
                - containerPort: 8000
                  name: serve
                resources:
                  limits:
                    cpu: "2"
                    ephemeral-storage: "15Gi"
                    memory: "8Gi"
                  requests:
                    cpu: "2"
                    ephemeral-storage: "15Gi"
                    memory: "8Gi"
              nodeSelector:
                cloud.google.com/machine-family: c3d
        workerGroupSpecs:
        - replicas: 1
          minReplicas: 1
          maxReplicas: 4
          groupName: gpu-group
          rayStartParams: {}
          template:
            spec:
              containers:
              - name: ray-worker
                image: rayproject/ray:2.37.0-gpu
                resources:
                  limits:
                    cpu: 4
                    memory: "16Gi"
                    nvidia.com/gpu: 1
                  requests:
                    cpu: 3
                    memory: "16Gi"
                    nvidia.com/gpu: 1
              nodeSelector:
                cloud.google.com/gke-accelerator: nvidia-l4

    Ce fichier manifeste décrit une ressource personnalisée RayService.

  2. Appliquez le fichier manifeste à votre cluster :

    kubectl apply -f ray-service.yaml
    
  3. Vérifiez que le service est prêt:

    kubectl get svc stable-diffusion-serve-svc
    

    Le résultat ressemble à ce qui suit :

    NAME                         TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
    
    stable-diffusion-serve-svc   ClusterIP   34.118.236.0   <none>        8000/TCP   31m
    
  4. Configurez le transfert de port vers le service Ray Serve :

    kubectl port-forward svc/stable-diffusion-serve-svc 8000:8000 2>&1 >/dev/null &
    
  5. Exécutez le script Python de la section précédente :

    python generate_image.py
    

    Le script génère une image semblable à celle générée dans la section précédente.

Effectuer un nettoyage

Supprimer le projet

    Delete a Google Cloud project:

    gcloud projects delete PROJECT_ID

Supprimer des ressources individuelles

Pour supprimer le cluster, saisissez ce qui suit :

gcloud container clusters delete ${CLUSTER_NAME}

Étape suivante

  • Découvrez des architectures de référence, des schémas et des bonnes pratiques concernant Google Cloud. Consultez notre Cloud Architecture Center.