Entrega modelos abiertos de Gemma mediante GPU en GKE con vLLM


En este instructivo, se muestra cómo entregar un modelo de lenguaje grande (LLM) Gemma con unidades de procesamiento gráfico (GPU) en Google Kubernetes Engine (GKE) con el vLLM. En este instructivo, debes descargar los modelos de Gemma ajustados y previamente entrenados de la instrucción de parámetros 2B y 7B de Hugging Face y, luego, implementarlos en un clúster Autopilot o Standard de GKE con un contenedor que ejecuta vLLM.

Esta guía es un buen punto de partida si necesitas el control detallado, la escalabilidad, la resiliencia, la portabilidad y la rentabilidad de Kubernetes administrado cuando implementas y entregas tus cargas de trabajo de IA/AA. Si necesitas una plataforma de IA administrada unificada para compilar y entregar modelos de AA con rapidez de forma rentable, te recomendamos que pruebes nuestra solución de implementación de Vertex AI.

Formación

La entrega de Gemma mediante GPU en GKE con vLLM te permite implementar una solución de entrega de inferencia sólida y lista para la producción con todos los beneficios de administrarKubernetes, incluida la escalabilidad eficiente y la mayor disponibilidad. En esta sección, se describen las tecnologías clave que se usan en este instructivo.

Gemma

Gemma es un conjunto de modelos de Inteligencia Artificial (IA) básicos y de disponibilidad general que se lanzan con una licencia abierta. Estos modelos de IA están disponibles para ejecutarse en tus aplicaciones, hardware, dispositivos móviles o servicios alojados. Puedes usar los modelos de Gemma para la generación de texto, pero también puedes ajustar estos modelos en el caso de tareas especializadas.

Para obtener más información, consulta la documentación de Gemma.

GPU

Las GPUs te permiten acelerar cargas de trabajo específicas que se ejecutan en tus nodos, como el aprendizaje automático y el procesamiento de datos. GKE proporciona una variedad de opciones de tipos de máquinas para la configuración de nodos, incluidos los tipos de máquinas con GPUs NVIDIA H100, L4 y A100.

Antes de usar las GPUs en GKE, te recomendamos que completes la siguiente ruta de aprendizaje:

  1. Obtén información sobre la disponibilidad actual de la versión de GPU.
  2. Obtén información sobre las GPUs en GKE.

vLLM

vLLM es un framework de entrega de LLM de código abierto altamente optimizado que puede aumentar la capacidad de procesamiento de entrega en GPUs, con funciones como las siguientes:

  • Implementación optimizada de transformadores con PagedAttention
  • Agrupación en lotes continua para mejorar la capacidad de procesamiento general de la entrega
  • Paralelismo de tensor y entrega distribuida en varias GPUs

Para obtener más información, consulta la documentación de vLLM.

Objetivos

Esta guía está dirigida a clientes de IA generativa que usan PyTorch, usuarios nuevos o existentes de GKE, ingenieros de AA, ingenieros de MLOps (DevOps) o administradores de plataformas que estén interesados en el uso de las capacidades de organización de contenedores de Kubernetes para entregar LLMs en hardware de GPU H100, A100 y L4.

Al final de esta guía, deberías poder realizar los siguientes pasos:

  1. Preparar tu entorno con un clúster de GKE en modo Autopilot o Standard.
  2. Implementar un contenedor de vLLM en tu clúster.
  3. Usa vLLM para entregar el modelo de Gemma 2B o 7B a través de curl y una interfaz de chat web.

Antes de comenzar

  • 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.
  • In the Google Cloud console, on the project selector page, select or create a Google Cloud project.

    Go to project selector

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

  • Enable the required API.

    Enable the API

  • In the Google Cloud console, on the project selector page, select or create a Google Cloud project.

    Go to project selector

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

  • Enable the required API.

    Enable the API

  • Make sure that you have the following role or roles on the project: roles/container.admin, roles/iam.serviceAccountAdmin

    Check for the roles

    1. In the Google Cloud console, go to the IAM page.

      Go to IAM
    2. Select the project.
    3. In the Principal column, find all rows that identify you or a group that you're included in. To learn which groups you're included in, contact your administrator.

    4. For all rows that specify or include you, check the Role colunn to see whether the list of roles includes the required roles.

    Grant the roles

    1. In the Google Cloud console, go to the IAM page.

      Ir a IAM
    2. Selecciona el proyecto.
    3. Haz clic en Grant access.
    4. En el campo Principales nuevas, ingresa tu identificador de usuario. Esta suele ser la dirección de correo electrónico de una Cuenta de Google.

    5. En la lista Seleccionar un rol, elige un rol.
    6. Para otorgar funciones adicionales, haz clic en Agregar otro rol y agrega cada rol adicional.
    7. Haz clic en Guardar.

Obtén acceso al modelo

Para obtener acceso a los modelos de Gemma para la implementación en GKE, primero debes firmar el contrato de consentimiento de licencia y, luego, generar un token de acceso de Hugging Face.

Debes firmar el acuerdo de consentimiento para usar Gemma. Sigue estas instrucciones:

  1. Accede a la página de consentimiento del modelo en Kaggle.com.
  2. Verifica el consentimiento con tu cuenta de Hugging Face.
  3. Acepta los términos del modelo.

Genera un token de acceso

Para acceder al modelo a través de Hugging Face, necesitas un token de Hugging Face.

Sigue estos pasos para generar un token nuevo si aún no tienes uno:

  1. Haz clic en Tu perfil > Configuración > Tokens de acceso.
  2. Selecciona Token nuevo.
  3. Especifica el nombre que desees y un rol de al menos Read.
  4. Selecciona Generate un token.
  5. Copia el token generado al portapapeles.

Prepare el entorno

En este instructivo, usarás Cloud Shell para administrar recursos alojados en Google Cloud. Cloud Shell tiene preinstalado el software que necesitarás para este instructivo, incluidos kubectl y la CLI de gcloud.

Para configurar tu entorno con Cloud Shell, sigue estos pasos:

  1. En la consola de Google Cloud, haz clic en Ícono de activación de Cloud Shell Activar Cloud Shell en la consola de Google Cloud para iniciar una sesión de Cloud Shell. Esto inicia una sesión en el panel inferior de la consola de Google Cloud.

  2. Configura las variables de entorno predeterminadas:

    gcloud config set project PROJECT_ID
    export PROJECT_ID=$(gcloud config get project)
    export REGION=REGION
    export CLUSTER_NAME=vllm
    export HF_TOKEN=HF_TOKEN
    

    Reemplaza los siguientes valores:

    • PROJECT_ID: El ID del proyecto de Google Cloud.
    • REGION: Una región que admita el tipo de acelerador que deseas usar, por ejemplo, us-central1 para la GPU L4.
    • HF_TOKEN: El token de Hugging Face que generaste antes.

Crea y configura recursos de Google Cloud

Sigue estas instrucciones para crear los recursos necesarios.

Crea un clúster de GKE y un grupo de nodos

Puedes entregar Gemma en GPU en un clúster de GKE Autopilot o Standard. Te recomendamos que uses un clúster de Autopilot para una experiencia de Kubernetes completamente administrada. Para elegir el modo de operación de GKE que se adapte mejor a tus cargas de trabajo, consulta Elige un modo de operación de GKE.

Autopilot

En Cloud Shell, ejecuta el siguiente comando:

gcloud container clusters create-auto ${CLUSTER_NAME} \
  --project=${PROJECT_ID} \
  --region=${REGION} \
  --release-channel=rapid \
  --cluster-version=1.28

GKE crea un clúster de Autopilot con nodos de CPU y GPU según lo solicitan las cargas de trabajo implementadas.

Estándar

  1. En Cloud Shell, ejecuta el siguiente comando para crear un clúster estándar:

    gcloud container clusters create ${CLUSTER_NAME} \
      --project=${PROJECT_ID} \
      --region=${REGION} \
      --workload-pool=${PROJECT_ID}.svc.id.goog \
      --release-channel=rapid \
      --num-nodes=1
    

    La creación del clúster puede tomar varios minutos.

  2. Ejecuta el siguiente comando para crear un grupo de nodos para el clúster:

    gcloud container node-pools create gpupool \
      --accelerator type=nvidia-l4,count=2,gpu-driver-version=latest \
      --project=${PROJECT_ID} \
      --location=${REGION} \
      --node-locations=${REGION}-a \
      --cluster=${CLUSTER_NAME} \
      --machine-type=g2-standard-24 \
      --num-nodes=1
    

    GKE crea un solo grupo de nodos que contiene dos GPU L4 para cada nodo.

Crea un secreto de Kubernetes para las credenciales de Hugging Face

En Cloud Shell, haz lo siguiente:

  1. Configura kubectl para comunicarse con tu clúster:

    gcloud container clusters get-credentials ${CLUSTER_NAME} --location=${REGION}
    
  2. Crea un Secret de Kubernetes que contenga el token de Hugging Face:

    kubectl create secret generic hf-secret \
    --from-literal=hf_api_token=$HF_TOKEN \
    --dry-run=client -o yaml | kubectl apply -f -
    

Implementa vLLM

En esta sección, implementarás el contenedor de vLLM para entregar el modelo de Gemma que deseas usar. Para obtener información sobre los modelos ajustados y previamente entrenados por instrucciones y cuál seleccionar para tu caso de uso, consulta Modelos ajustados.

Gemma 2B-it

Sigue estas instrucciones para implementar el modelo ajustado por instrucciones de Gemma 2B.

  1. Crea el siguiente manifiesto vllm-2b-it.yaml:

    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    metadata:
      name: vllm-gemma-deployment
    spec:
      replicas: 1
      selector:
        matchLabels:
          app: gemma-server
      template:
        metadata:
          labels:
            app: gemma-server
            ai.gke.io/model: gemma-2b-it
            ai.gke.io/inference-server: vllm
            examples.ai.gke.io/source: user-guide
        spec:
          containers:
          - name: inference-server
            image: us-docker.pkg.dev/vertex-ai/vertex-vision-model-garden-dockers/pytorch-vllm-serve:20240220_0936_RC01
            resources:
              requests:
                cpu: "2"
                memory: "7Gi"
                ephemeral-storage: "10Gi"
                nvidia.com/gpu: 1
              limits:
                cpu: "2"
                memory: "7Gi"
                ephemeral-storage: "10Gi"
                nvidia.com/gpu: 1
            command: ["python3", "-m", "vllm.entrypoints.api_server"]
            args:
            - --model=$(MODEL_ID)
            - --tensor-parallel-size=1
            env:
            - name: MODEL_ID
              value: google/gemma-2b-it
            - name: HUGGING_FACE_HUB_TOKEN
              valueFrom:
                secretKeyRef:
                  name: hf-secret
                  key: hf_api_token
            volumeMounts:
            - mountPath: /dev/shm
              name: dshm
          volumes:
          - name: dshm
            emptyDir:
                medium: Memory
          nodeSelector:
            cloud.google.com/gke-accelerator: nvidia-l4
    ---
    apiVersion: v1
    kind: Service
    metadata:
      name: llm-service
    spec:
      selector:
        app: gemma-server
      type: ClusterIP
      ports:
        - protocol: TCP
          port: 8000
          targetPort: 8000
  2. Aplica el manifiesto

    kubectl apply -f vllm-2b-it.yaml
    

Gemma 7B-it

Sigue estas instrucciones para implementar el modelo ajustado por instrucciones de Gemma 7B.

  1. Crea el siguiente manifiesto vllm-7b-it.yaml:

    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    metadata:
      name: vllm-gemma-deployment
    spec:
      replicas: 1
      selector:
        matchLabels:
          app: gemma-server
      template:
        metadata:
          labels:
            app: gemma-server
            ai.gke.io/model: gemma-7b-it
            ai.gke.io/inference-server: vllm
            examples.ai.gke.io/source: user-guide
        spec:
          containers:
          - name: inference-server
            image: us-docker.pkg.dev/vertex-ai/vertex-vision-model-garden-dockers/pytorch-vllm-serve:20240220_0936_RC01
            resources:
              requests:
                cpu: "2"
                memory: "25Gi"
                ephemeral-storage: "25Gi"
                nvidia.com/gpu: 2
              limits:
                cpu: "2"
                memory: "25Gi"
                ephemeral-storage: "25Gi"
                nvidia.com/gpu: 2
            command: ["python3", "-m", "vllm.entrypoints.api_server"]
            args:
            - --model=$(MODEL_ID)
            - --tensor-parallel-size=2
            env:
            - name: MODEL_ID
              value: google/gemma-7b-it
            - name: HUGGING_FACE_HUB_TOKEN
              valueFrom:
                secretKeyRef:
                  name: hf-secret
                  key: hf_api_token
            volumeMounts:
            - mountPath: /dev/shm
              name: dshm
          volumes:
          - name: dshm
            emptyDir:
                medium: Memory
          nodeSelector:
            cloud.google.com/gke-accelerator: nvidia-l4
    ---
    apiVersion: v1
    kind: Service
    metadata:
      name: llm-service
    spec:
      selector:
        app: gemma-server
      type: ClusterIP
      ports:
        - protocol: TCP
          port: 8000
          targetPort: 8000
  2. Aplica el manifiesto

    kubectl apply -f vllm-7b-it.yaml
    

Gemma 2B

Sigue estas instrucciones para implementar el modelo previamente entrenado de Gemma 2B.

  1. Crea el siguiente manifiesto vllm-2b.yaml:

    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    metadata:
      name: vllm-gemma-deployment
    spec:
      replicas: 1
      selector:
        matchLabels:
          app: gemma-server
      template:
        metadata:
          labels:
            app: gemma-server
            ai.gke.io/model: gemma-2b
            ai.gke.io/inference-server: vllm
            examples.ai.gke.io/source: user-guide
        spec:
          containers:
          - name: inference-server
            image: us-docker.pkg.dev/vertex-ai/vertex-vision-model-garden-dockers/pytorch-vllm-serve:20240220_0936_RC01
            resources:
              requests:
                cpu: "2"
                memory: "7Gi"
                ephemeral-storage: "10Gi"
                nvidia.com/gpu: 1
              limits:
                cpu: "2"
                memory: "7Gi"
                ephemeral-storage: "10Gi"
                nvidia.com/gpu: 1
            command: ["python3", "-m", "vllm.entrypoints.api_server"]
            args:
            - --model=$(MODEL_ID)
            - --tensor-parallel-size=1
            env:
            - name: MODEL_ID
              value: google/gemma-2b
            - name: HUGGING_FACE_HUB_TOKEN
              valueFrom:
                secretKeyRef:
                  name: hf-secret
                  key: hf_api_token
            volumeMounts:
            - mountPath: /dev/shm
              name: dshm
          volumes:
          - name: dshm
            emptyDir:
                medium: Memory
          nodeSelector:
            cloud.google.com/gke-accelerator: nvidia-l4
    ---
    apiVersion: v1
    kind: Service
    metadata:
      name: llm-service
    spec:
      selector:
        app: gemma-server
      type: ClusterIP
      ports:
        - protocol: TCP
          port: 8000
          targetPort: 8000
  2. Aplica el manifiesto

    kubectl apply -f vllm-2b.yaml
    

Gemma 7B

Sigue estas instrucciones para implementar el modelo previamente entrenado de Gemma 7B.

  1. Crea el siguiente manifiesto vllm-7b.yaml:

    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    metadata:
      name: vllm-gemma-deployment
    spec:
      replicas: 1
      selector:
        matchLabels:
          app: gemma-server
      template:
        metadata:
          labels:
            app: gemma-server
            ai.gke.io/model: gemma-7b
            ai.gke.io/inference-server: vllm
            examples.ai.gke.io/source: user-guide
        spec:
          containers:
          - name: inference-server
            image: us-docker.pkg.dev/vertex-ai/vertex-vision-model-garden-dockers/pytorch-vllm-serve:20240220_0936_RC01
            resources:
              requests:
                cpu: "2"
                memory: "25Gi"
                ephemeral-storage: "25Gi"
                nvidia.com/gpu: 2
              limits:
                cpu: "2"
                memory: "25Gi"
                ephemeral-storage: "25Gi"
                nvidia.com/gpu: 2
            command: ["python3", "-m", "vllm.entrypoints.api_server"]
            args:
            - --model=$(MODEL_ID)
            - --tensor-parallel-size=2
            env:
            - name: MODEL_ID
              value: google/gemma-7b
            - name: HUGGING_FACE_HUB_TOKEN
              valueFrom:
                secretKeyRef:
                  name: hf-secret
                  key: hf_api_token
            volumeMounts:
            - mountPath: /dev/shm
              name: dshm
          volumes:
          - name: dshm
            emptyDir:
                medium: Memory
          nodeSelector:
            cloud.google.com/gke-accelerator: nvidia-l4
    ---
    apiVersion: v1
    kind: Service
    metadata:
      name: llm-service
    spec:
      selector:
        app: gemma-server
      type: ClusterIP
      ports:
        - protocol: TCP
          port: 8000
          targetPort: 8000
  2. Aplica el manifiesto

    kubectl apply -f vllm-7b.yaml
    

Un Pod en el clúster descarga los pesos del modelo de Hugging Face y, luego, inicia el motor de entrega.

Espera a que la implementación esté disponible:

kubectl wait --for=condition=Available --timeout=700s deployment/vllm-gemma-deployment

Observa los registros de la implementación en ejecución:

kubectl logs -f -l app=gemma-server

El recurso de implementación descarga los datos del modelo. Este proceso puede demorar unos minutos. El resultado es similar al siguiente:

INFO 01-26 19:02:54 model_runner.py:689] Graph capturing finished in 4 secs.
INFO:     Started server process [1]
INFO:     Waiting for application startup.
INFO:     Application startup complete.
INFO:     Uvicorn running on http://0.0.0.0:8000 (Press CTRL+C to quit)

Asegúrate de que el modelo se haya descargado por completo antes de continuar con la siguiente sección.

Entrega el modelo

En esta sección, interactuarás con el modelo.

Configura la redirección de puertos

Ejecuta el siguiente comando para configurar la redirección de puertos al modelo:

kubectl port-forward service/llm-service 8000:8000

El resultado es similar al siguiente:

Forwarding from 127.0.0.1:8000 -> 8000

Interactúa con el modelo con curl

En esta sección, se muestra cómo puedes realizar una prueba de humo básica para verificar los modelos implementados previamente entrenados o los ajustados por instrucciones. Para simplificar, en esta sección se describe el enfoque de prueba solo con los modelos 2B previamente entrenados y ajustados por instrucciones.

Preentrenado (2B)

En una sesión de terminal nueva, usa curl para chatear con tu modelo:

USER_PROMPT="Java is a"

curl -X POST http://localhost:8000/generate \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d @- <<EOF
{
    "prompt": "${USER_PROMPT}",
    "temperature": 0.90,
    "top_p": 1.0,
    "max_tokens": 128
}
EOF

En el siguiente resultado, se muestra un ejemplo de la respuesta del modelo:

{"predictions":["Prompt:\nJava is a\nOutput:\n<strong>programming language</strong> that is primarily aimed at developers. It was originally created by creators of the Java Virtual Machine (JVM). Java is multi-paradigm, which means it supports object-oriented, procedural, and functional programming paradigms. Java is object-oriented, which means that it is designed to support classes and objects. Java is a dynamically typed language, which means that the type of variables are not determined at compile time. Java is also a multi-paradigm language, which means it supports more than one programming paradigm. Java is also a very lightweight language, which means that it is a very low level language compared to other popular"]}

Ajuste de instrucciones (2B-it)

En una sesión de terminal nueva, usa curl para chatear con tu modelo:

USER_PROMPT="I'm new to coding. If you could only recommend one programming language to start with, what would it be and why?"

curl -X POST http://localhost:8000/generate \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d @- <<EOF
{
    "prompt": "<start_of_turn>user\n${USER_PROMPT}<end_of_turn>\n",
    "temperature": 0.90,
    "top_p": 1.0,
    "max_tokens": 128
}
EOF

En el siguiente resultado, se muestra un ejemplo de la respuesta del modelo:

{"predictions":["Prompt:\n<start_of_turn>user\nI'm new to coding. If you could only recommend one programming language to start with, what would it be and why?<end_of_turn>\nOutput:\n**Python** is an excellent choice for beginners due to the following reasons:\n\n* **Clear and simple syntax:** Python boasts a simple and straightforward syntax that makes it easy to learn the fundamentals of programming.\n* **Extensive libraries and modules:** Python comes with a vast collection of libraries and modules that address various programming tasks, including data manipulation, machine learning, and web development.\n* **Large and supportive community:** Python has a vibrant and active community that offers resources, tutorials, and support to help you along your journey.\n* **Cross-platform compatibility:** Python can be run on various platforms, including Windows, macOS, and"]}

Interactúa con el modelo a través de una interfaz de chat de Gradio (opcional)

En esta sección, compilarás una aplicación de chat web que te permita interactuar con el modelo ajustado a instrucciones. Para simplificar, en esta sección solo se describe el enfoque de prueba con el modelo 2B-it.

Gradio es una biblioteca de Python que tiene un wrapper ChatInterface de ChatInterface que crea interfaces de usuario para chatbots.

Implementa la interfaz de chat

  1. En Cloud Shell, guarda el siguiente manifiesto YAML como gradio.yaml:

    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    metadata:
      name: gradio
      labels:
        app: gradio
    spec:
      replicas: 1
      selector:
        matchLabels:
          app: gradio
      template:
        metadata:
          labels:
            app: gradio
        spec:
          containers:
          - name: gradio
            image: us-docker.pkg.dev/google-samples/containers/gke/gradio-app:v1.0.3
            resources:
              requests:
                cpu: "250m"
                memory: "512Mi"
              limits:
                cpu: "500m"
                memory: "512Mi"
            env:
            - name: CONTEXT_PATH
              value: "/generate"
            - name: HOST
              value: "http://llm-service:8000"
            - name: LLM_ENGINE
              value: "vllm"
            - name: MODEL_ID
              value: "gemma"
            - name: USER_PROMPT
              value: "<start_of_turn>user\nprompt<end_of_turn>\n"
            - name: SYSTEM_PROMPT
              value: "<start_of_turn>model\nprompt<end_of_turn>\n"
            ports:
            - containerPort: 7860
    ---
    apiVersion: v1
    kind: Service
    metadata:
      name: gradio
    spec:
      selector:
        app: gradio
      ports:
        - protocol: TCP
          port: 8080
          targetPort: 7860
      type: ClusterIP
  2. Aplica el manifiesto

    kubectl apply -f gradio.yaml
    
  3. Espera a que la implementación esté disponible:

    kubectl wait --for=condition=Available --timeout=300s deployment/gradio
    

Usa la interfaz de chat

  1. En Cloud Shell, ejecuta el siguiente comando:

    kubectl port-forward service/gradio 8080:8080
    

    Esto crea una redirección de puertos desde Cloud Shell al servicio de Gradio.

  2. Haz clic en el botón Ícono de vista previa en la Web Vista previa en la Web, que se encuentra en la parte superior derecha de la barra de tareas de Cloud Shell. Haga clic en Vista previa en el puerto 8080. Se abrirá una pestaña nueva en el navegador.

  3. Interactúa con Gemma con la interfaz de chat de Gradio. Agrega un mensaje y haz clic en Enviar.

Soluciona problemas

  • Si recibes el mensaje Empty reply from server, es posible que el contenedor no haya terminado de descargar los datos del modelo. Vuelve a verificar los registros del Pod en busca del mensaje Connected, que indica que el modelo está listo para entregar.
  • Si ves Connection refused, verifica que tu redirección de puertos esté activa.

Limpia

Para evitar que se apliquen cargos a tu cuenta de Google Cloud por los recursos usados en este instructivo, borra el proyecto que contiene los recursos o conserva el proyecto y borra los recursos individuales.

Borra los recursos implementados

Para evitar que se generen cargos en tu cuenta de Google Cloud por los recursos que creaste en esta guía, ejecuta el siguiente comando:

gcloud container clusters delete ${CLUSTER_NAME} \
  --region=${REGION}

¿Qué sigue?