En esta guía, se muestra cómo entregar un modelo de lenguaje grande (LLM) Gemma que usa unidades de procesamiento tensorial (TPU) en Google Kubernetes Engine (GKE) con JetStream a través de MaxText. En esta guía, descargarás las ponderaciones del modelo ajustado de instrucciones de parámetro Gemma 7B en Cloud Storage y, luego, las implementarás en un clúster de GKE en modo Autopilot o Estándar con un contenedor que ejecuta JetStream. Si necesitas la escalabilidad, la resiliencia y la rentabilidad que ofrecen las funciones de Kubernetes cuando implementas tu modelo en JetStream, esta guía es un buen punto de partida.
Formación
Con la entrega de Gemma con TPU en GKE con JetStream, puedes compilar una solución de entrega sólida y lista para la producción con todos los beneficios de Kubernetes administrado, incluida la rentabilidad, escalabilidad y disponibilidad mayor. 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.
TPU
Las TPU son circuitos integrados personalizados específicos de aplicaciones (ASIC) de Google que se usan para acelerar el aprendizaje automático y los modelos de IA compilados con frameworks como el siguiente:TensorFlow, PyTorch yJAX.
Antes de usar las TPU en GKE, te recomendamos que completes la siguiente ruta de aprendizaje:
- Obtén información sobre la disponibilidad actual de la versión de TPU con la arquitectura del sistema de Cloud TPU.
- Obtén información sobre las TPU en GKE.
En este instructivo se aborda la entrega del modelo Gemma 7B. GKE implementa el modelo en los nodos TPUv5e de host único con topologías de TPU configuradas según los requisitos del modelo para entregar mensajes con baja latencia.
JetStream
JetStream es un framework de entrega de inferencia de código abierto que desarrolla Google. JetStream permite la inferencia de alto rendimiento, alta capacidad de procesamiento y con optimización de memoria en TPU y GPU. Proporciona optimizaciones de rendimiento avanzadas, incluidas técnicas de procesamiento por lotes y de cuantización continuas, para facilitar la implementación de LLM. JetStream permite que PyTorch/XLA y JAX TPU entregue un rendimiento óptimo.
Para obtener más información sobre estas optimizaciones, consulta los repositorios de proyectos de JetStream PyTorch y JetStream MaxText.
MaxText
MaxText es una implementación de LLM JAX escalable y adaptable, compilada en bibliotecas JAX de código abierto como Flax, Orbax y Optax. La implementación de LLM solo de decodificador de MaxText se escribe en Python. Aprovecha en gran medida el compilador XLA para lograr un alto rendimiento sin necesidad de compilar kernels personalizados.
Para obtener más información sobre los modelos y tamaños de parámetros más recientes que admite MaxText, consulta el repositorio del proyecto de MaxtText.
Objetivos
Este instructivo está dirigido a clientes de IA generativa que usan JAX, usuarios nuevos o existentes de GKE, ingenieros de AA, ingenieros de MLOps (DevOps) o administradores de plataformas interesados en usar las funciones de organización de contenedores de Kubernetes para entrega de LLM.
En este instructivo, se abarcan los siguientes pasos:
- Prepara un clúster de GKE en modo Autopilot o Estándar con la topología de TPU recomendada según las características del modelo.
- Implementa componentes de JetStream en GKE.
- Obtén y publica el modelo ajustado por instrucciones de Gemma 7B.
- Entrega el modelo publicado y, luego, interactúa con él.
Arquitectura
En esta sección, se describe la arquitectura de GKE que se usa en este instructivo. La arquitectura consta de un clúster de GKE en modo Autopilot o Estándar que aprovisiona TPU y aloja componentes de JetStream para implementar y entregar los modelos.
En el siguiente diagrama, se muestran los componentes de esta arquitectura:
Esta arquitectura incluye los siguientes componentes:
- Un clúster regional de GKE en modo Autopilot o Estándar.
- Dos grupos de nodos de porción de TPU de host único que alojan la implementación de JetStream.
- El componente de Service distribuye el tráfico entrante a todas las réplicas de
JetStream HTTP
. JetStream HTTP
es un servidor HTTP que acepta solicitudes como wrapper del formato requerido de JetStream y las envía al cliente GRPC de JetStream.Maxengine
es un servidor de JetStream que ejecuta inferencias con procesamiento por lotes continuo.
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.
-
Make sure that billing is enabled for your Google Cloud project.
-
Enable the required API.
-
In the Google Cloud console, on the project selector page, select or create a Google Cloud project.
-
Make sure that billing is enabled for your Google Cloud project.
-
Enable the required API.
-
Make sure that you have the following role or roles on the project: roles/container.admin, roles/iam.serviceAccountAdmin
Check for the roles
-
In the Google Cloud console, go to the IAM page.
Go to IAM - Select the project.
-
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.
- 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
-
In the Google Cloud console, go to the IAM page.
Ir a IAM - Selecciona el proyecto.
- Haz clic en Grant access.
-
En el campo Principales nuevas, ingresa tu identificador de usuario. Esta suele ser la dirección de correo electrónico de una Cuenta de Google.
- En la lista Seleccionar un rol, elige un rol.
- Para otorgar funciones adicionales, haz clic en Agregar otro rol y agrega cada rol adicional.
- Haz clic en Guardar.
-
- Asegúrate de tener suficiente cuota para ocho chips TPU v5e PodSlice Lite. En este instructivo, usarás instancias bajo demanda.
- Crea una cuenta de Kaggle, si todavía no tienes una.
Obtén acceso al modelo
A fin de obtener acceso al modelo de Gemma para la implementación en GKE, primero debes firmar el acuerdo de consentimiento de licencia.
Firma el acuerdo de consentimiento de licencia
Debes firmar el acuerdo de consentimiento para usar Gemma. Sigue estas instrucciones:
- Accede a la página de consentimiento del modelo de Gemma en Kaggle.com.
- Accede a Kaggle si aún no lo hiciste.
- Haz clic en Solicitar acceso.
- En la sección Elegir cuenta para el consentimiento, selecciona Verificar mediante la cuenta de Kaggle para usar tu cuenta de Kaggle para obtener el consentimiento.
- Acepta los Términos y Condiciones del modelo.
Genera un token de acceso
Para acceder al modelo a través de Kaggle, necesitas un token de la API de Kaggle.
Sigue estos pasos para generar un token nuevo si aún no tienes uno:
- En el navegador, ve a la configuración de Kaggle.
- En la sección API, haz clic en Crear token nuevo.
Se descargará un archivo con el nombre kaggle.json
.
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:
En la consola de Google Cloud, haz clic en 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.
Configura las variables de entorno predeterminadas:
gcloud config set project PROJECT_ID export PROJECT_ID=$(gcloud config get project) export CLUSTER_NAME=CLUSTER_NAME export BUCKET_NAME=BUCKET_NAME export REGION=REGION export LOCATION=LOCATION
Reemplaza los siguientes valores:
- PROJECT_ID: El ID del proyecto de Google Cloud.
- CLUSTER_NAME: Es el nombre del clúster de GKE.
- BUCKET_NAME: Es el nombre de tu bucket de Cloud Storage.
No es necesario especificar el prefijo
gs://
. - REGION_NAME: La región en la que se encuentran el clúster de GKE, el bucket de Cloud Storage y los nodos TPU. La región
contiene zonas en las que los tipos de máquinas de TPU v5e están disponibles (por ejemplo,
us-west1
,us-west4
,us-central1
,us-east1
,us-east5
oeurope-west4
). - (Solo clúster estándar) LOCATION: Es la zona en la que los recursos de TPU están disponibles (por ejemplo,
us-west4-a
). Para los clústeres en modo Autopilot, no necesitas especificar la zona, solo la región.
Crea y configura recursos de Google Cloud
Sigue estas instrucciones para crear los recursos necesarios.
Crea un clúster de GKE
Puedes entregar Gemma en TPU en un clúster de GKE Autopilot o Estándar. Te recomendamos que uses un clúster en modo 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=1.29
GKE crea un clúster en modo Autopilot con nodos de CPU y TPU según lo solicitan las cargas de trabajo implementadas.
Estándar
Crea un clúster de GKE Estándar regional que use la federación de identidades para cargas de trabajo en GKE.
gcloud container clusters create ${CLUSTER_NAME} \ --enable-ip-alias \ --machine-type=e2-standard-4 \ --num-nodes=2 \ --release-channel=rapid \ --workload-pool=${PROJECT_ID}.svc.id.goog \ --location=${REGION}
La creación del clúster puede tomar varios minutos.
Ejecuta el siguiente comando a la hora de crear un grupo de nodos para el clúster:
gcloud container node-pools create gemma-7b-tpu-nodepool \ --cluster=${CLUSTER_NAME} \ --machine-type=ct5lp-hightpu-8t \ --project=${PROJECT_ID} \ --num-nodes=2 \ --region=${REGION} \ --node-locations=${LOCATION}
GKE crea un grupo de nodos TPU v5e con una topología
2x4
y dos nodos.
Crea un bucket de Cloud Storage
En Cloud Shell, ejecuta el siguiente comando:
gcloud storage buckets create gs://${BUCKET_NAME} --location=${REGION}
Esto crea un bucket de Cloud Storage para almacenar los archivos del modelo que descargas de Kaggle.
Sube el token de acceso a Cloud Shell
En Cloud Shell, puedes subir el token de la API de Kaggle a tu proyecto de Google Cloud:
- En Cloud Shell, haz clic en > Subir. Más
- Elige Archivo y haz clic en Elegir archivos.
- Abre el archivo
kaggle.json
. - Haz clic en Subir.
Crea un secreto de Kubernetes para las credenciales de Docker
En Cloud Shell, haz lo siguiente:
Configura
kubectl
para comunicarse con tu clúster:gcloud container clusters get-credentials ${CLUSTER_NAME} --location=${REGION}
Crea un secreto para almacenar las credenciales de Kaggle:
kubectl create secret generic kaggle-secret \ --from-file=kaggle.json
Configura el acceso a tus cargas de trabajo con la federación de identidades para cargas de trabajo en GKE
Asigna una Cuenta de servicio de Kubernetes a la aplicación y configúrala para que actúe como una cuenta de servicio de IAM.
Crea una cuenta de servicio de IAM para tu aplicación:
gcloud iam service-accounts create wi-jetstream
Agrega una vinculación de política de IAM para que tu cuenta de servicio de IAM administre Cloud Storage:
gcloud projects add-iam-policy-binding ${PROJECT_ID} \ --member "serviceAccount:wi-jetstream@${PROJECT_ID}.iam.gserviceaccount.com" \ --role roles/storage.objectUser gcloud projects add-iam-policy-binding ${PROJECT_ID} \ --member "serviceAccount:wi-jetstream@${PROJECT_ID}.iam.gserviceaccount.com" \ --role roles/storage.insightsCollectorService
Para permitir que la cuenta de servicio de Kubernetes actúe en nombre de la cuenta de servicio de IAM, agrega una vinculación de política de IAM entre las dos. Esta vinculación permite que la cuenta de servicio de Kubernetes actúe como la cuenta de servicio de IAM.
gcloud iam service-accounts add-iam-policy-binding wi-jetstream@${PROJECT_ID}.iam.gserviceaccount.com \ --role roles/iam.workloadIdentityUser \ --member "serviceAccount:${PROJECT_ID}.svc.id.goog[default/default]"
Anota la cuenta de servicio de Kubernetes con la dirección de correo electrónico de la cuenta de servicio de IAM.
kubectl annotate serviceaccount default \ iam.gke.io/gcp-service-account=wi-jetstream@${PROJECT_ID}.iam.gserviceaccount.com
Convierte los puntos de control del modelo
En esta sección, crearás un trabajo para llevar a cabo la siguiente acción:
- Descarga el punto de control base de Orbax desde Kaggle.
- Sube el punto de control a un bucket de Cloud Storage.
- Convierte el punto de control en un punto de control compatible con MaxText.
- Anula el análisis del punto de control que se usará para la entrega.
Implementa el trabajo de conversión de punto de control del modelo
Sigue estas instrucciones para descargar y convertir los archivos de punto de control del modelo Gemma 7B.
Crea el siguiente manifiesto como
job-7b.yaml
.apiVersion: batch/v1 kind: Job metadata: name: data-loader-7b spec: ttlSecondsAfterFinished: 30 template: spec: restartPolicy: Never containers: - name: inference-checkpoint image: us-docker.pkg.dev/cloud-tpu-images/inference/inference-checkpoint:v0.2.0 args: - -b=BUCKET_NAME - -m=google/gemma/maxtext/7b-it/2 volumeMounts: - mountPath: "/kaggle/" name: kaggle-credentials readOnly: true resources: requests: google.com/tpu: 8 limits: google.com/tpu: 8 nodeSelector: cloud.google.com/gke-tpu-topology: 2x4 cloud.google.com/gke-tpu-accelerator: tpu-v5-lite-podslice volumes: - name: kaggle-credentials secret: defaultMode: 0400 secretName: kaggle-secret
Aplica el manifiesto
kubectl apply -f job-7b.yaml
Visualiza los registros del trabajo:
kubectl logs -f jobs/data-loader-7b
Cuando se completa el trabajo, el resultado es similar al siguiente:
Successfully generated decode checkpoint at: gs://BUCKET_NAME/final/unscanned/gemma_7b-it/0/checkpoints/0/items + echo -e '\nCompleted unscanning checkpoint to gs://BUCKET_NAME/final/unscanned/gemma_7b-it/0/checkpoints/0/items' Completed unscanning checkpoint to gs://BUCKET_NAME/final/unscanned/gemma_7b-it/0/checkpoints/0/items
Implementa JetStream
En esta sección, implementarás el contenedor de JetStream para entregar el modelo de Gemma.
Sigue estas instrucciones para implementar el modelo ajustado por instrucciones de Gemma 7B.
Crea el siguiente manifiesto
jetstream-gemma-deployment.yaml
:apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: maxengine-server spec: replicas: 2 selector: matchLabels: app: maxengine-server template: metadata: labels: app: maxengine-server spec: nodeSelector: cloud.google.com/gke-tpu-topology: 2x4 cloud.google.com/gke-tpu-accelerator: tpu-v5-lite-podslice containers: - name: maxengine-server image: us-docker.pkg.dev/cloud-tpu-images/inference/maxengine-server:v0.2.0 args: - model_name=gemma-7b - tokenizer_path=assets/tokenizer.gemma - per_device_batch_size=4 - max_prefill_predict_length=1024 - max_target_length=2048 - async_checkpointing=false - ici_fsdp_parallelism=1 - ici_autoregressive_parallelism=-1 - ici_tensor_parallelism=1 - scan_layers=false - weight_dtype=bfloat16 - load_parameters_path=gs://BUCKET_NAME/final/unscanned/gemma_7b-it/0/checkpoints/0/items ports: - containerPort: 9000 resources: requests: google.com/tpu: 8 limits: google.com/tpu: 8 - name: jetstream-http image: us-docker.pkg.dev/cloud-tpu-images/inference/jetstream-http:v0.2.0 ports: - containerPort: 8000 --- apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: jetstream-http-svc spec: selector: app: maxengine-server ports: - protocol: TCP port: 8000 targetPort: 8000
El manifiesto establece las siguientes propiedades clave:
tokenizer_path
: La ruta de acceso al tokenizador de tu modelo.load_parameters_path
: La ruta de acceso en el bucket de Cloud Storage en el que se almacenan tus puntos de control.per_device_batch_size
: Es el tamaño del lote de decodificación por dispositivo, en el que un chip TPU equivale a un dispositivo.max_prefill_predict_length
: La longitud máxima del relleno previo cuando se realiza la regresión automática.max_target_length
: La longitud máxima de la secuencia.model_name
: Es el nombre del modelo (gemma-7b
).ici_fsdp_parallelism
: La cantidad de fragmentos para el paralelismo de datos fragmentados por completo (FSDP).ici_tensor_parallelism
: La cantidad de fragmentos para el paralelismo de tensor.ici_autoregressive_parallelism
: La cantidad de fragmentos para el paralelismo autorregresivo.scan_layers
: capas de análisis de marca booleana (booleana).weight_dtype
: El tipo de datos del peso (bfloat16).
Aplica el manifiesto
kubectl apply -f jetstream-gemma-deployment.yaml
Verifica la implementación:
kubectl get deployment
El resultado es similar al siguiente:
NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE maxengine-server 2/2 2 2 ##s
Consulta los registros del servidor HTTP para comprobar que el modelo se cargó y compiló. Es posible que el servidor tarde unos minutos en completar esta operación.
kubectl logs deploy/maxengine-server -f -c jetstream-http
El resultado es similar al siguiente:
kubectl logs deploy/maxengine-server -f -c jetstream-http 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)
Visualiza los registros de MaxEngine y comprueba que se haya completado la compilación.
kubectl logs deploy/maxengine-server -f -c maxengine-server
El resultado es similar al siguiente:
2024-03-29 17:09:08,047 - jax._src.dispatch - DEBUG - Finished XLA compilation of jit(initialize) in 0.26236414909362793 sec 2024-03-29 17:09:08,150 - root - INFO - ---------Generate params 0 loaded.---------
Entrega el modelo
En esta sección, interactuarás con el modelo.
Configura la redirección de puertos
Puedes acceder a la implementación de JetStream a través del Service de ClusterIP que creaste en el paso anterior. Solo se puede acceder a los servicios de ClusterIP desde el clúster. Por lo tanto, para acceder al servicio desde fuera del clúster, completa los siguientes pasos:
Para establecer una sesión de redirección de puertos, ejecuta el siguiente comando:
kubectl port-forward svc/jetstream-http-svc 8000:8000
Interactúa con el modelo con curl
Para comprobar que puedes acceder al servidor HTTP de JetStream, abre una terminal nueva y ejecuta el siguiente comando:
curl --request POST \ --header "Content-type: application/json" \ -s \ localhost:8000/generate \ --data \ '{ "prompt": "What are the top 5 programming languages", "max_tokens": 200 }'
La solicitud inicial puede tardar varios segundos en completarse debido a la preparación del modelo. El resultado es similar al siguiente:
{ "response": "\nfor data science in 2023?\n\n**1. Python:**\n- Widely used for data science due to its simplicity, readability, and extensive libraries for data wrangling, analysis, visualization, and machine learning.\n- Popular libraries include pandas, scikit-learn, and matplotlib.\n\n**2. R:**\n- Statistical programming language widely used for data analysis, visualization, and modeling.\n- Popular libraries include ggplot2, dplyr, and caret.\n\n**3. Java:**\n- Enterprise-grade language with strong performance and scalability.\n- Popular libraries include Spark, TensorFlow, and Weka.\n\n**4. C++:**\n- High-performance language often used for data analytics and machine learning models.\n- Popular libraries include TensorFlow, PyTorch, and OpenCV.\n\n**5. SQL:**\n- Relational database language essential for data wrangling and querying large datasets.\n- Popular tools" }
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.
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
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: "512m" memory: "512Mi" limits: cpu: "1" memory: "512Mi" env: - name: CONTEXT_PATH value: "/generate" - name: HOST value: "http://jetstream-http-svc:8000" - name: LLM_ENGINE value: "max" - 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
Aplica el manifiesto
kubectl apply -f gradio.yaml
Espera a que la implementación esté disponible:
kubectl wait --for=condition=Available --timeout=300s deployment/gradio
Usa la interfaz de chat
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.
Haz clic en el botón 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.
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 mensajeConnected
, 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 los siguientes comandos y sigue las indicaciones:
gcloud container clusters delete ${CLUSTER_NAME} --region=${REGION}
gcloud iam service-accounts delete wi-jetstream@PROJECT_ID.iam.gserviceaccount.com
gcloud storage rm --recursive gs://BUCKET_NAME
¿Qué sigue?
- Descubre cómo puedes ejecutar modelos de Gemma en GKE y cómo ejecutar cargas de trabajo de IA/AA optimizadas con las funciones de organización de la plataforma de GKE.
- Obtén más información sobre las TPU en GKE.
- Explora el repositorio de GitHub de JetStream.
- Explora Vertex AI Model Garden.