En este tutorial se muestra cómo desplegar y servir un modelo de aprendizaje automático (ML) escalable en un clúster de Google Kubernetes Engine (GKE) mediante el framework TorchServe. Sirves un modelo de PyTorch preentrenado que genera predicciones basadas en las solicitudes de los usuarios. Una vez que hayas desplegado el modelo, obtendrás una URL de predicción que tu aplicación usará para enviar solicitudes de predicción. Este método te permite escalar el modelo y la aplicación web de forma independiente. Cuando despliegas la carga de trabajo y la aplicación de aprendizaje automático en Autopilot, GKE elige el tipo y el tamaño de máquina subyacentes más eficientes para ejecutar las cargas de trabajo.
Este tutorial está dirigido a ingenieros de aprendizaje automático, administradores y operadores de plataformas, y especialistas en datos e IA que estén interesados en usar GKE Autopilot para reducir la sobrecarga administrativa de la configuración, el escalado y las actualizaciones de los nodos. Para obtener más información sobre los roles habituales y las tareas de ejemplo a las que hacemos referencia en el contenido de Google Cloud , consulta Roles y tareas de usuario habituales de GKE.
Antes de leer esta página, familiarízate con el modo Autopilot de GKE.
Acerca de la aplicación del tutorial
La aplicación es una pequeña aplicación web de Python creada con el framework Fast Dash. Usa la aplicación para enviar solicitudes de predicción al modelo T5. Esta aplicación registra las entradas de texto y los pares de idiomas de los usuarios y envía la información al modelo. El modelo traduce el texto y devuelve el resultado a la aplicación, que lo muestra al usuario. Para obtener más información sobre Fast Dash, consulta la documentación de Fast Dash.
Objetivos
- Prepara un modelo T5 preentrenado del repositorio Hugging Face para servirlo. Para ello, empaquétalo como una imagen de contenedor y envíalo a Artifact Registry.
- Desplegar el modelo en un clúster de Autopilot
- Desplegar la aplicación Fast Dash que se comunica con el modelo
- Escalar automáticamente el modelo en función de las métricas de Prometheus
Costes
En este documento, se utilizan los siguientes componentes facturables de Google Cloud:
Para generar una estimación de costes basada en el uso previsto,
utiliza la calculadora de precios.
Cuando termines las tareas que se describen en este documento, puedes evitar que se te siga facturando eliminando los recursos que has creado. Para obtener más información, consulta la sección Limpiar.
Antes de empezar
- 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.
-
Install the Google Cloud CLI.
-
Si utilizas un proveedor de identidades (IdP) externo, primero debes iniciar sesión en la CLI de gcloud con tu identidad federada.
-
Para inicializar gcloud CLI, ejecuta el siguiente comando:
gcloud init
-
Create or select a Google Cloud project.
Roles required to select or create a project
- Select a project: Selecting a project doesn't require a specific IAM role—you can select any project that you've been granted a role on.
-
Create a project: To create a project, you need the Project Creator
(
roles/resourcemanager.projectCreator
), which contains theresourcemanager.projects.create
permission. Learn how to grant roles.
-
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.
-
Verify that billing is enabled for your Google Cloud project.
-
Enable the Kubernetes Engine, Cloud Storage, Artifact Registry, and Cloud Build APIs:
Roles required to enable APIs
To enable APIs, you need the Service Usage Admin IAM role (
roles/serviceusage.serviceUsageAdmin
), which contains theserviceusage.services.enable
permission. Learn how to grant roles.gcloud services enable container.googleapis.com
storage.googleapis.com artifactregistry.googleapis.com cloudbuild.googleapis.com -
Install the Google Cloud CLI.
-
Si utilizas un proveedor de identidades (IdP) externo, primero debes iniciar sesión en la CLI de gcloud con tu identidad federada.
-
Para inicializar gcloud CLI, ejecuta el siguiente comando:
gcloud init
-
Create or select a Google Cloud project.
Roles required to select or create a project
- Select a project: Selecting a project doesn't require a specific IAM role—you can select any project that you've been granted a role on.
-
Create a project: To create a project, you need the Project Creator
(
roles/resourcemanager.projectCreator
), which contains theresourcemanager.projects.create
permission. Learn how to grant roles.
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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.
-
Verify that billing is enabled for your Google Cloud project.
-
Enable the Kubernetes Engine, Cloud Storage, Artifact Registry, and Cloud Build APIs:
Roles required to enable APIs
To enable APIs, you need the Service Usage Admin IAM role (
roles/serviceusage.serviceUsageAdmin
), which contains theserviceusage.services.enable
permission. Learn how to grant roles.gcloud services enable container.googleapis.com
storage.googleapis.com artifactregistry.googleapis.com cloudbuild.googleapis.com RELEASE_CHANNEL
: el canal de lanzamiento de tu clúster. Debe serrapid
,regular
ostable
. Elige un canal que tenga la versión 1.28.3-gke.1203000 de GKE o una posterior para usar las GPUs L4. Para ver las versiones disponibles en un canal específico, consulta Ver las versiones predeterminadas y disponibles de los canales de lanzamiento.CLUSTER_VERSION
: la versión de GKE que se va a usar. Debe ser1.28.3-gke.1203000
o posterior.Crea un repositorio estándar de Artifact Registry con el formato Docker en la misma región que tu clúster:
gcloud artifacts repositories create models \ --repository-format=docker \ --location=us-central1 \ --description="Repo for T5 serving image"
Verifica el nombre del repositorio:
gcloud artifacts repositories describe models \ --location=us-central1
El resultado debería ser similar al siguiente:
Encryption: Google-managed key Repository Size: 0.000MB createTime: '2023-06-14T15:48:35.267196Z' description: Repo for T5 serving image format: DOCKER mode: STANDARD_REPOSITORY name: projects/PROJECT_ID/locations/us-central1/repositories/models updateTime: '2023-06-14T15:48:35.267196Z'
Revisa el Dockerfile de la imagen de contenedor:
Este archivo Dockerfile define el siguiente proceso de compilación de varias fases:
- Descarga los artefactos del modelo del repositorio de Hugging Face.
- Empaqueta el modelo con la herramienta PyTorch Serving Archive. De este modo, se crea un archivo de modelo (.mar) que el servidor de inferencia usa para cargar el modelo.
- Crea la imagen final con PyTorch Serve.
Crea y envía la imagen con Cloud Build:
gcloud builds submit model/ \ --region=us-central1 \ --config=model/cloudbuild.yaml \ --substitutions=_LOCATION=us-central1,_MACHINE=gpu,_MODEL_NAME=t5-small,_MODEL_VERSION=1.0
El proceso de compilación tarda varios minutos en completarse. Si usas un tamaño de modelo mayor que
t5-small
, el proceso de compilación puede tardar mucho más.Comprueba que la imagen esté en el repositorio:
gcloud artifacts docker images list us-central1-docker.pkg.dev/PROJECT_ID/models
Sustituye
PROJECT_ID
por el ID de tu proyecto. Google CloudEl resultado debería ser similar al siguiente:
IMAGE DIGEST CREATE_TIME UPDATE_TIME us-central1-docker.pkg.dev/PROJECT_ID/models/t5-small sha256:0cd... 2023-06-14T12:06:38 2023-06-14T12:06:38
Revisa el archivo de manifiesto de la carga de trabajo de inferencia:
Sustituye
PROJECT_ID
por el ID de tu proyecto: Google Cloudsed -i "s/PROJECT_ID/PROJECT_ID/g" "kubernetes/serving-gpu.yaml"
De esta forma, se asegura de que la ruta de la imagen de contenedor en la especificación de Deployment coincida con la ruta de la imagen del modelo T5 en Artifact Registry.
Crea los recursos de Kubernetes:
kubectl create -f kubernetes/serving-gpu.yaml
Obtén el estado del despliegue y del servicio:
kubectl get -f kubernetes/serving-gpu.yaml
Espera hasta que el resultado muestre pods listos, como en el siguiente ejemplo. En función del tamaño de la imagen, la primera extracción de la imagen puede tardar varios minutos.
NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE deployment.apps/t5-inference 1/1 1 0 66s NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE service/t5-inference ClusterIP 10.48.131.86 <none> 8080/TCP,8081/TCP,8082/TCP 66s
Abre un puerto local para el
t5-inference
servicio:kubectl port-forward svc/t5-inference 8080
Abre una nueva ventana de terminal y envía una solicitud de prueba al servicio:
curl -v -X POST -H 'Content-Type: application/json' -d '{"text": "this is a test sentence", "from": "en", "to": "fr"}' "http://localhost:8080/predictions/t5-small/1.0"
Si la solicitud de prueba falla y la conexión del pod se cierra, comprueba los registros:
kubectl logs deployments/t5-inference
Si el resultado es similar al siguiente, significa que no se han podido instalar algunas dependencias del modelo de TorchServe:
org.pytorch.serve.archive.model.ModelException: Custom pip package installation failed for t5-small
Para solucionar este problema, reinicia la implementación:
kubectl rollout restart deployment t5-inference
El controlador de la implementación crea un nuevo pod. Repite los pasos anteriores para abrir un puerto en el nuevo Pod.
Crea y envía la aplicación web Fast Dash como una imagen de contenedor en Artifact Registry:
gcloud builds submit client-app/ \ --region=us-central1 \ --config=client-app/cloudbuild.yaml
Abre
kubernetes/application.yaml
en un editor de texto y sustituyePROJECT_ID
en el campoimage:
por el ID de tu proyecto. También puedes ejecutar el siguiente comando:sed -i "s/PROJECT_ID/PROJECT_ID/g" "kubernetes/application.yaml"
Crea los recursos de Kubernetes:
kubectl create -f kubernetes/application.yaml
El despliegue y el servicio pueden tardar un tiempo en aprovisionarse por completo.
Para comprobar el estado, ejecuta el siguiente comando:
kubectl get -f kubernetes/application.yaml
Espera hasta que el resultado muestre pods listos, como en el siguiente ejemplo:
NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE deployment.apps/fastdash 1/1 1 0 1m NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE service/fastdash NodePort 203.0.113.12 <none> 8050/TCP 1m
La aplicación web ya se está ejecutando, aunque no se expone en una dirección IP externa. Para acceder a la aplicación web, abre un puerto local:
kubectl port-forward service/fastdash 8050
En un navegador, abre la interfaz web:
- Si usas un shell local, abre un navegador y ve a http://127.0.0.1:8050.
- Si usas Cloud Shell, haz clic en Vista previa web y, a continuación, en Cambiar puerto. Especifica el puerto
8050
.
Para enviar una solicitud al modelo T5, especifica los valores en los campos TEXT (TEXTO), FROM LANG (LENGUAJE DE ORIGEN) y TO LANG (LENGUAJE DE DESTINO) de la interfaz web y haz clic en Submit (Enviar). Para ver una lista de los idiomas disponibles, consulta la documentación de T5.
- Instalar el adaptador de Stackdriver de métricas personalizadas
- Aplicar configuraciones de PodMonitoring y HorizontalPodAutoscaling
Implementa el adaptador:
kubectl create -f https://raw.githubusercontent.com/GoogleCloudPlatform/k8s-stackdriver/master/custom-metrics-stackdriver-adapter/deploy/production/adapter_new_resource_model.yaml
Crea una cuenta de servicio de IAM para que la use el adaptador:
gcloud iam service-accounts create monitoring-viewer
Asigna a la cuenta de servicio de gestión de identidades y accesos el rol
monitoring.viewer
en el proyecto y el roliam.workloadIdentityUser
:gcloud projects add-iam-policy-binding PROJECT_ID \ --member "serviceAccount:monitoring-viewer@PROJECT_ID.iam.gserviceaccount.com" \ --role roles/monitoring.viewer gcloud iam service-accounts add-iam-policy-binding monitoring-viewer@PROJECT_ID.iam.gserviceaccount.com \ --role roles/iam.workloadIdentityUser \ --member "serviceAccount:PROJECT_ID.svc.id.goog[custom-metrics/custom-metrics-stackdriver-adapter]"
Sustituye
PROJECT_ID
por el ID de tu proyecto. Google CloudAnota la cuenta de servicio de Kubernetes del adaptador para que pueda suplantar la identidad de la cuenta de servicio de gestión de identidades y accesos:
kubectl annotate serviceaccount custom-metrics-stackdriver-adapter \ --namespace custom-metrics \ iam.gke.io/gcp-service-account=monitoring-viewer@PROJECT_ID.iam.gserviceaccount.com
Reinicia el adaptador para propagar los cambios:
kubectl rollout restart deployment custom-metrics-stackdriver-adapter \ --namespace=custom-metrics
Despliega el recurso PodMonitoring en el mismo espacio de nombres que el Deployment de TorchServe:
kubectl apply -f kubernetes/pod-monitoring.yaml
Revisa el manifiesto de HorizontalPodAutoscaler:
HorizontalPodAutoscaler escala la cantidad de pods del modelo T5 en función de la duración acumulada de la cola de solicitudes. El autoescalado se basa en la métrica
ts_queue_latency_microseconds
, que muestra la duración acumulada de la cola en microsegundos.Crea el objeto HorizontalPodAutoscaler:
kubectl apply -f kubernetes/hpa.yaml
Crea el generador de carga:
kubectl apply -f kubernetes/loadgenerator.yaml
Espera a que los pods del generador de carga estén listos.
Expón la interfaz web del generador de carga de forma local:
kubectl port-forward svc/loadgenerator 8080
Si aparece un mensaje de error, vuelve a intentarlo cuando el Pod esté en funcionamiento.
En un navegador, abre la interfaz web del generador de carga:
- Si usas una shell local, abre un navegador y ve a http://127.0.0.1:8080.
- Si usas Cloud Shell, haz clic en Vista previa web y, a continuación, en Cambiar puerto. Introduce el puerto
8080
.
Haga clic en la pestaña Gráficos para observar el rendimiento a lo largo del tiempo.
Abre una nueva ventana de terminal y observa el número de réplicas de tus escaladores automáticos de pods horizontales:
kubectl get hpa -w
El número de réplicas aumenta a medida que lo hace la carga. El escalado puede tardar unos diez minutos. A medida que se inician nuevas réplicas, aumenta el número de solicitudes correctas en el gráfico de Locust.
NAME REFERENCE TARGETS MINPODS MAXPODS REPLICAS AGE t5-inference Deployment/t5-inference 71352001470m/7M 1 5 1 2m11s
- Crea tu modelo con la misma versión de la imagen Docker base que usarás para el servicio.
- Si tu modelo tiene dependencias de paquetes especiales o si el tamaño de tus dependencias es grande, crea una versión personalizada de tu imagen base de Docker.
- Consulta la versión de árbol de los paquetes de dependencia de tu modelo. Asegúrate de que las dependencias de tu paquete sean compatibles entre sí. Por ejemplo, la versión 2.0.3 de Pandas es compatible con la versión 1.20.3 de NumPy y versiones posteriores.
- Ejecuta modelos que requieran mucha GPU en nodos de GPU y modelos que requieran mucha CPU en CPUs. Esto podría mejorar la estabilidad del servicio de modelos y asegurar que consumas los recursos de los nodos de forma eficiente.
Elimina los recursos de Kubernetes:
kubectl delete -f kubernetes/loadgenerator.yaml kubectl delete -f kubernetes/hpa.yaml kubectl delete -f kubernetes/pod-monitoring.yaml kubectl delete -f kubernetes/application.yaml kubectl delete -f kubernetes/serving-gpu.yaml kubectl delete -f https://raw.githubusercontent.com/GoogleCloudPlatform/k8s-stackdriver/master/custom-metrics-stackdriver-adapter/deploy/production/adapter_new_resource_model.yaml
Elimina el clúster de GKE:
gcloud container clusters delete "ml-cluster" \ --location="us-central1" --quiet
Elimina la cuenta de servicio de gestión de identidades y accesos y los enlaces de la política de gestión de identidades y accesos:
gcloud projects remove-iam-policy-binding PROJECT_ID \ --member "serviceAccount:monitoring-viewer@PROJECT_ID.iam.gserviceaccount.com" \ --role roles/monitoring.viewer gcloud iam service-accounts remove-iam-policy-binding monitoring-viewer@PROJECT_ID.iam.gserviceaccount.com \ --role roles/iam.workloadIdentityUser \ --member "serviceAccount:PROJECT_ID.svc.id.goog[custom-metrics/custom-metrics-stackdriver-adapter]" gcloud iam service-accounts delete monitoring-viewer
Elimina las imágenes de Artifact Registry. Si quieres, puedes eliminar todo el repositorio. Para obtener instrucciones, consulta la documentación de Artifact Registry sobre cómo eliminar imágenes.
t5-small
: 60 millones de parámetrost5-base
: 220 millones de parámetrost5-large
: 770 millones de parámetros. Descarga de 3 GB.t5-3b
: 3000 millones de parámetros. Descarga de 11 GB.t5-11b
: 11.000 millones de parámetros. Descarga de 45 GB.- Sirve un LLM con varias GPUs.
- Consulta arquitecturas de referencia, diagramas y prácticas recomendadas sobre Google Cloud. Consulta nuestro Centro de arquitectura de Cloud.
Preparar el entorno
Clona el repositorio de ejemplo y abre el directorio del tutorial:
git clone https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes-engine-samples.git
cd kubernetes-engine-samples/ai-ml/t5-model-serving
Crear el clúster
Ejecuta el siguiente comando:
gcloud container clusters create-auto ml-cluster \
--release-channel=RELEASE_CHANNEL \
--cluster-version=CLUSTER_VERSION \
--location=us-central1
Haz los cambios siguientes:
Esta operación tarda varios minutos en completarse.
Crear un repositorio de Artifact Registry
Empaquetar el modelo
En esta sección, empaquetarás el modelo y el framework de servicio en una sola imagen de contenedor con Cloud Build y enviarás la imagen resultante al repositorio de Artifact Registry.
Desplegar el modelo empaquetado en GKE
Para desplegar la imagen, en este tutorial se usan los desplegues de Kubernetes. Un Deployment es un objeto de la API de Kubernetes que te permite ejecutar varias réplicas de pods distribuidas entre los nodos de un clúster.
Modifica el manifiesto de Kubernetes del repositorio de ejemplo para que se ajuste a tu entorno.
Para comprobar que el modelo se ha implementado correctamente, sigue estos pasos:
Acceder al modelo desplegado mediante la aplicación web
Para acceder al modelo implementado con la aplicación web Fast Dash, sigue estos pasos:
Habilitar el autoescalado del modelo
En esta sección se muestra cómo habilitar el escalado automático del modelo en función de las métricas de Google Cloud Managed Service para Prometheus. Para ello, sigue estos pasos:
Google Cloud Managed Service para Prometheus está habilitado de forma predeterminada en los clústeres Autopilot que ejecutan la versión 1.25 y posteriores.
Instalar el adaptador de Stackdriver de métricas personalizadas
Este adaptador permite que tu clúster use métricas de Prometheus para tomar decisiones de escalado automático de Kubernetes.
Aplicar configuraciones de PodMonitoring y HorizontalPodAutoscaling
PodMonitoring es un recurso personalizado de Google Cloud Managed Service para Prometheus que permite la ingestión de métricas y el raspado de destinos en un espacio de nombres específico.
Verificar el autoescalado con un generador de carga
Para probar la configuración del autoescalado, genera carga para la aplicación de servicio. En este tutorial se usa un generador de carga de Locust para enviar solicitudes al endpoint de predicción del modelo.
Recomendaciones
Observar el rendimiento del modelo
Para observar el rendimiento del modelo, puedes usar la integración del panel de control de TorchServe en Cloud Monitoring. Con este panel de control, puede ver métricas de rendimiento críticas, como el rendimiento de tokens, la latencia de las solicitudes y las tasas de error.
Para usar el panel de control de TorchServe, debes habilitar Google Cloud Managed Service para Prometheus, que recoge las métricas de TorchServe, en tu clúster de GKE. TorchServe expone las métricas en formato Prometheus de forma predeterminada, por lo que no es necesario instalar ningún exportador adicional.
Después, puede ver las métricas mediante el panel de control de TorchServe. Para obtener información sobre cómo usar Google Cloud Managed Service para Prometheus y recoger métricas de tu modelo, consulta la guía de observabilidad de TorchServe en la documentación de Cloud Monitoring.Limpieza
Para evitar que los recursos utilizados en este tutorial se cobren en tu cuenta de Google Cloud, elimina el proyecto que contiene los recursos o conserva el proyecto y elimina los recursos.
Eliminar el proyecto
Delete a Google Cloud project:
gcloud projects delete PROJECT_ID
Eliminar recursos concretos
Descripción general de los componentes
En esta sección se describen los componentes que se usan en este tutorial, como el modelo, la aplicación web, el framework y el clúster.
Acerca del modelo T5
En este tutorial se usa un modelo T5 multilingüe preentrenado. T5 es un transformador de texto a texto que convierte texto de un idioma a otro. En T5, las entradas y las salidas siempre son cadenas de texto, a diferencia de los modelos de estilo BERT, que solo pueden generar una etiqueta de clase o un intervalo de la entrada. El modelo T5 también se puede usar para tareas como resúmenes, preguntas y respuestas o clasificación de texto. El modelo se entrena con una gran cantidad de texto de Colossal Clean Crawled Corpus (C4) y Wiki-DPR.
Para obtener más información, consulta la documentación del modelo T5.
Colin Raffel, Noam Shazeer, Adam Roberts, Katherine Lee, Sharan Narang, Michael Matena, Yanqi Zhou, Wei Li y Peter J. Liu presentó el modelo T5 en el artículo Exploring the Limits of Transfer Learning with a Unified Text-to-Text Transformer, publicado en el Journal of Machine Learning Research.
El modelo T5 admite varios tamaños de modelo, con diferentes niveles de complejidad
que se adaptan a casos prácticos específicos. En este tutorial se usa el tamaño predeterminado, t5-small
, pero también puedes elegir otro tamaño. Los siguientes tamaños de T5 se distribuyen
bajo la licencia Apache 2.0:
Para ver otros modelos T5 disponibles, consulta el repositorio de Hugging Face.
Acerca de TorchServe
TorchServe es una herramienta flexible para servir modelos de PyTorch. Ofrece compatibilidad de serie con los principales frameworks de aprendizaje profundo, como PyTorch, TensorFlow y ONNX. TorchServe se puede usar para desplegar modelos en producción o para crear prototipos y experimentar rápidamente.