Panduan ini menunjukkan cara menyajikan model bahasa besar (LLM) menggunakan Tensor Processing Unit (TPU) di Google Kubernetes Engine (GKE) dengan JetStream melalui PyTorch. Dalam panduan ini, Anda akan mengunduh bobot model ke Cloud Storage dan men-deploy-nya di GKE Autopilot atau Standar menggunakan container yang menjalankan JetStream.
Jika Anda membutuhkan skalabilitas, ketahanan, dan efektivitas biaya yang ditawarkan oleh fitur Kubernetes saat men-deploy model Anda di JetStream, panduan ini adalah permulaan yang baik.
Panduan ini ditujukan untuk pelanggan AI Generatif yang menggunakan PyTorch, perangkat baru atau pengguna GKE, ML Engineer, engineer MLOps (DevOps) lama, atau administrator platform yang tertarik menggunakan container Kubernetes kemampuan orkestrasi untuk menginferensi LLM.
Latar belakang
Dengan melayani LLM menggunakan TPU di GKE menggunakan JetStream, Anda dapat membuat solusi inferensi yang tangguh dan siap produksi dengan semua manfaat Kubernetes terkelola, termasuk efisiensi biaya, skalabilitas, dan ketersediaan lebih tinggi. Bagian ini menjelaskan teknologi utama yang digunakan dalam tutorial ini.
Tentang TPU
TPU adalah sirkuit terintegrasi khusus aplikasi Google yang dikembangkan (ASIC) yang digunakan untuk mempercepat machine learning dan model AI yang dibangun menggunakan framework seperti TensorFlow, PyTorch, dan JAX.
Sebelum menggunakan TPU di GKE, sebaiknya selesaikan jalur pembelajaran berikut:
- Pelajari ketersediaan versi TPU saat ini dengan arsitektur sistem Cloud TPU.
- Pelajari TPU di GKE.
Tutorial ini membahas cara menyajikan berbagai model LLM. GKE men-deploy model pada node TPUv5e host tunggal dengan topologi TPU yang dikonfigurasi berdasarkan persyaratan model untuk menyalurkan prompt dengan latensi rendah.
Tentang JetStream
JetStream adalah inferensi open source yang sama yang dikembangkan oleh Google. JetStream memungkinkan performa tinggi, dengan throughput tinggi & inferensi yang dioptimalkan untuk memori pada TPU dan GPU. JetStream menyediakan pengoptimalan performa tingkat lanjut, termasuk pengelompokan berkelanjutan, Pengoptimalan cache KV, dan teknik kuantisasi, untuk memfasilitasi LLM deployment. JetStream memungkinkan inferensi PyTorch/XLA dan JAX TPU mencapai tingkat tinggi.
Pengelompokan Berkelanjutan
Pengelompokan berkelanjutan adalah teknik yang secara dinamis mengelompokkan inferensi yang masuk permintaan menjadi beberapa batch, sehingga mengurangi latensi dan meningkatkan throughput.
Kuantisasi cache KV
Kuantisasi cache KV melibatkan kompresi cache nilai kunci yang digunakan mekanisme, yang mengurangi kebutuhan memori.
Kuantisasi bobot Int8
Kuantisasi bobot Int8 mengurangi presisi bobot model dari 32-bit floating point ke bilangan bulat 8-bit, sehingga menghasilkan komputasi yang lebih cepat dan mengurangi penggunaan memori.
Untuk mempelajari pengoptimalan ini lebih lanjut, lihat JetStream PyTorch dan JetStream MaxText repositori project
Tentang PyTorch
PyTorch adalah framework machine learning open source yang dikembangkan oleh Meta dan sekarang bagian dari pelindung Linux Foundation. PyTorch menyediakan fitur tingkat tinggi seperti sebagai komputasi tensor dan deep neural network.
Tujuan
- Menyiapkan Autopilot GKE atau cluster Standar dengan topologi TPU yang direkomendasikan berdasarkan karakteristik model.
- Men-deploy komponen JetStream di GKE.
- Mendapatkan dan memublikasikan model Anda.
- Menyajikan dan berinteraksi dengan model yang dipublikasikan.
Arsitektur
Bagian ini menjelaskan arsitektur GKE yang digunakan dalam tutorial ini. Arsitektur ini mencakup GKE Autopilot atau Cluster standar yang menyediakan TPU dan menghosting komponen JetStream untuk men-deploy dan menyajikan model.
Diagram berikut menampilkan komponen arsitektur ini:
Arsitektur ini mencakup komponen berikut:
- Cluster regional Standar atau Autopilot GKE.
- Dua kumpulan node slice TPU host tunggal yang menghosting deployment JetStream.
- Komponen Service menyebarkan traffic masuk ke semua replika
JetStream HTTP
. JetStream HTTP
adalah server HTTP yang menerima permintaan sebagai wrapper untuk Format yang diperlukan JetStream dan mengirimkannya ke klien GRPC JetStream.JetStream-PyTorch
adalah server JetStream yang melakukan inferensi dengan pengelompokan berkelanjutan.
Sebelum memulai
- Login ke akun Google Cloud Anda. Jika Anda baru menggunakan Google Cloud, buat akun untuk mengevaluasi performa produk kami dalam skenario dunia nyata. Pelanggan baru juga mendapatkan kredit gratis senilai $300 untuk menjalankan, menguji, dan men-deploy workload.
-
Di konsol Google Cloud, pada halaman pemilih project, pilih atau buat project Google Cloud.
-
Pastikan penagihan telah diaktifkan untuk project Google Cloud Anda.
-
Aktifkan API yang diperlukan.
-
Di konsol Google Cloud, pada halaman pemilih project, pilih atau buat project Google Cloud.
-
Pastikan penagihan telah diaktifkan untuk project Google Cloud Anda.
-
Aktifkan API yang diperlukan.
-
Pastikan Anda memiliki peran berikut di project: roles/container.admin, roles/iam.serviceAccountAdmin
Memeriksa peran
-
Di konsol Google Cloud, buka halaman IAM.
Buka IAM - Pilih project.
-
Di kolom Akun utama, cari baris yang berisi alamat email Anda.
Jika alamat email Anda tidak ada di kolom tersebut, berarti Anda tidak memiliki peran apa pun.
- Di kolom Peran untuk baris yang berisi alamat email Anda, periksa apakah daftar peran menyertakan peran yang diperlukan.
Memberikan peran
-
Di konsol Google Cloud, buka halaman IAM.
Buka IAM - Pilih project.
- Klik Berikan akses.
- Di kolom Akun utama baru, masukkan alamat email Anda.
- Di daftar Pilih peran, pilih peran.
- Untuk memberikan peran tambahan, klik Tambahkan peran lain, lalu tambahkan setiap peran tambahan.
- Klik Simpan.
-
- Pastikan Anda memiliki kuota yang cukup untuk delapan chip TPU v5e PodSlice Lite. Dalam tutorial ini, Anda menggunakan instance on-demand.
- Buat token Wajah Memeluk, jika belum memilikinya.
Mendapatkan akses ke model
Dapatkan akses ke berbagai model di Hugging Face untuk deployment ke GKE
Gemma 7 miliar
Guna mendapatkan akses ke model Gemma untuk di-deploy ke GKE, Anda harus menandatangani perjanjian izin lisensi terlebih dahulu.
- Mengakses halaman izin model Gemma di Wajah Memeluk
- Masuk ke Wajah Memeluk jika belum melakukannya.
- Tinjau dan setujui Persyaratan dan Ketentuan model.
Llama 3 8B
Guna mendapatkan akses ke model Llama 3 untuk deployment ke GKE, Anda harus terlebih dahulu menandatangani perjanjian izin lisensi.
- Akses halaman izin model Llama 3 di Memeluk Wajah
- Masuk ke Wajah Memeluk jika belum melakukannya.
- Tinjau dan setujui Persyaratan dan Ketentuan model.
Menyiapkan lingkungan
Dalam tutorial ini, Anda akan menggunakan Cloud Shell untuk mengelola resource yang dihosting di Google Cloud. Cloud Shell telah dilengkapi dengan software yang Anda perlukan
untuk tutorial ini, termasuk
kubectl
dan
gcloud CLI.
Untuk menyiapkan lingkungan Anda dengan Cloud Shell, ikuti langkah-langkah berikut:
Di konsol Google Cloud, luncurkan sesi Cloud Shell dengan mengklik Aktifkan Cloud Shell di Konsol Google Cloud. Tindakan ini akan meluncurkan sesi di panel bawah Konsol Google Cloud.
Tetapkan variabel lingkungan default:
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 export CLUSTER_VERSION=CLUSTER_VERSION
Ganti nilai berikut:
PROJECT_ID
: project ID Google Cloud Anda.CLUSTER_NAME
: nama cluster GKE Anda.BUCKET_NAME
: nama bucket Cloud Storage Anda. Anda tidak perlu menentukan awalangs://
.REGION
: region tempat GKE Anda ada cluster, bucket Cloud Storage, dan TPU node. Wilayah berisi zona tempat jenis mesin TPU v5e tersedia (misalnya,us-west1
,us-west4
,us-central1
,us-east1
,us-east5
, ataueurope-west4
). Untuk cluster Autopilot, pastikan Anda memiliki resource zona TPU v5e yang memadai untuk region pilihan Anda.- (Khusus cluster standar)
LOCATION
: zona tempat resource TPU tersedia (misalnya,us-west4-a
). Untuk cluster Autopilot, Anda tidak perlu menentukan zona, hanya region. CLUSTER_VERSION
: versi GKE, yang harus mendukung jenis mesin yang ingin Anda gunakan. Perlu diperhatikan bahwa versi GKE default mungkin tidak memiliki ketersediaan untuk TPU target Anda. Untuk daftar versi GKE minimum yang tersedia berdasarkan jenis mesin TPU, lihat ketersediaan TPU di GKE.
Membuat dan mengonfigurasi resource Google Cloud
Ikuti petunjuk berikut untuk membuat resource yang diperlukan.
Membuat cluster GKE
Anda dapat menyalurkan Gemma di TPU dengan Autopilot GKE atau Standard Anda. Sebaiknya gunakan Autopilot untuk pengalaman Kubernetes yang terkelola sepenuhnya. Untuk memilih mode operasi GKE yang paling cocok untuk workload Anda, lihat Memilih mode operasi GKE.
Autopilot
Buat cluster GKE Autopilot:
gcloud container clusters create-auto CLUSTER_NAME \
--project=PROJECT_ID \
--region=REGION \
--cluster-version=CLUSTER_VERSION
Standard
Buat cluster GKE Standard regional yang menggunakan Workload Identity Federation for GKE:
gcloud container clusters create CLUSTER_NAME \ --enable-ip-alias \ --machine-type=e2-standard-4 \ --num-nodes=2 \ --cluster-version=CLUSTER_VERSION \ --workload-pool=PROJECT_ID.svc.id.goog \ --location=REGION
Pembuatan cluster memerlukan waktu beberapa menit.
Membuat kumpulan node TPU v5e dengan topologi
2x4
dan dua node:gcloud container node-pools create tpu-nodepool \ --cluster=CLUSTER_NAME \ --machine-type=ct5lp-hightpu-8t \ --project=PROJECT_ID \ --num-nodes=2 \ --region=REGION \ --node-locations=LOCATION
Membuat bucket Cloud Storage
Buat bucket Cloud Storage untuk menyimpan checkpoint yang dikonversi:
gcloud storage buckets create gs://BUCKET_NAME --location=REGION
Membuat token CLI Wajah Memeluk Anda di Cloud Shell
Buat token Wajah Memeluk baru jika belum memilikinya:
- Klik Profil Anda > Pengaturan > Token Akses.
- Klik New Token.
- Tentukan Nama pilihan Anda dan Peran minimal
Read
. - Klik Generate a token.
- Edit izin pada token akses Anda agar memiliki akses baca ke repositori Hugging Face model Anda.
- Salin token yang dihasilkan ke papan klip.
Membuat Rahasia Kubernetes untuk kredensial Memeluk Wajah
Di Cloud Shell, lakukan hal berikut:
Konfigurasi
kubectl
untuk berkomunikasi dengan cluster Anda:gcloud container clusters get-credentials CLUSTER_NAME --location=REGION
Buat Secret untuk menyimpan kredensial Wajah Memeluk:
kubectl create secret generic huggingface-secret \ --from-literal=HUGGINGFACE_TOKEN=HUGGINGFACE_TOKEN
Ganti
HUGGINGFACE_TOKEN
dengan token Wajah Memeluk Anda.
Mengonfigurasi akses workload Anda menggunakan Workload Identity Federation for GKE
Menetapkan Kubernetes ServiceAccount ke aplikasi dan mengonfigurasi Kubernetes ServiceAccount tersebut untuk berfungsi sebagai akun layanan IAM.
Buat akun layanan IAM untuk aplikasi Anda:
gcloud iam service-accounts create wi-jetstream
Tambahkan binding kebijakan IAM untuk akun layanan IAM Anda ke mengelola Cloud Storage:
gcloud projects add-iam-policy-binding PROJECT_ID \ --member "serviceAccount:wi-jetstream@PROJECT_ID." \ --role roles/storage.objectUser gcloud projects add-iam-policy-binding PROJECT_ID \ --member "serviceAccount:wi-jetstream@PROJECT_ID." \ --role roles/storage.insightsCollectorService
Izinkan Kubernetes ServiceAccount untuk meniru identitas akun layanan IAM dengan menambahkan IAM kebijakan mengikat antara dua akun layanan. Binding ini memungkinkan Kubernetes ServiceAccount untuk bertindak sebagai akun layanan IAM:
gcloud iam service-accounts add-iam-policy-binding wi-jetstream@PROJECT_ID. \ --role roles/iam.workloadIdentityUser \ --member "serviceAccount:PROJECT_ID.svc.id.goog[default/default]"
Buat anotasi akun layanan Kubernetes dengan alamat email IAM akun layanan:
kubectl annotate serviceaccount default \ iam.gke.io/gcp-service-account=wi-jetstream@PROJECT_ID.
Mengonversi checkpoint model
Di bagian ini, Anda akan membuat Tugas untuk melakukan hal berikut:
- Download checkpoint dasar dari Hugging Face ke direktori lokal.
- Konversikan checkpoint ke checkpoint yang kompatibel dengan JetStream-Pytorch.
- Mengupload checkpoint ke bucket Cloud Storage.
Men-deploy Tugas konversi checkpoint model
Gemma 7 miliar
Download dan konversi file checkpoint model Gemma 7B:
Simpan manifes berikut sebagai
job-checkpoint-converter.yaml
:
Llama 3 8B
Download dan konversikan file checkpoint model Llama 3 8B:
Simpan manifes berikut sebagai
job-checkpoint-converter.yaml
:
Ganti
BUCKET_NAME
dengan GSBucket yang dibuat sebelumnya:sed -i "s|BUCKET_NAME|BUCKET_NAME|g" job-checkpoint-converter.yaml
Terapkan manifes:
kubectl apply -f job-checkpoint-converter.yaml
Tunggu hingga Pod yang menjadwalkan Tugas mulai berjalan:
kubectl get pod -w
Output-nya akan serupa dengan berikut ini, ini mungkin perlu waktu beberapa menit:
NAME READY STATUS RESTARTS AGE checkpoint-converter-abcd 0/1 ContainerCreating 0 28s checkpoint-converter-abcd 1/1 Running 0 51s
Untuk cluster Autopilot, mungkin perlu waktu beberapa menit untuk menyediakan resource TPU yang diperlukan.
Pastikan bahwa Tugas telah diselesaikan dengan melihat log untuk Tugas tersebut:
kubectl logs -f jobs/checkpoint-converter
Saat Tugas selesai, output-nya akan mirip dengan berikut ini:
Completed uploading converted checkpoint from local path /pt-ckpt/ to GSBucket gs://BUCKET_NAME/pytorch/<model_name>/final/bf16/"
Men-deploy JetStream
Deploy container JetStream untuk menyalurkan model Anda:
Simpan manifes berikut sebagai jetstream-pytorch-deployment.yaml
:
Gemma 7 miliar
Llama 3 8B
Manifes menetapkan properti kunci berikut:
size
: ukuran model Anda.model_name
: nama model (gemma
,llama-3
).batch_size
: ukuran batch decoding per perangkat, dengan satu chip TPU sama dengan satu perangkat.max_cache_length
: panjang maksimum cache kv.quantize_weights
: apakah checkpoint dikuantisasi.quantize_kv_cache
: apakah cache kv dikuantisasi.tokenizer_path
: jalur ke file tokenizer model.checkpoint_path
: jalur ke checkpoint.
Ganti
BUCKET_NAME
dengan GSBucket yang dibuat sebelumnya:sed -i "s|BUCKET_NAME|BUCKET_NAME|g" jetstream-pytorch-deployment.yaml
Terapkan manifes:
kubectl apply -f jetstream-pytorch-deployment.yaml
Verifikasi Deployment:
kubectl get deployment
Outputnya mirip dengan hal berikut ini:
NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE jetstream-pytorch-server 2/2 2 2 ##s
Untuk cluster Autopilot, mungkin perlu waktu beberapa menit untuk menyediakan resource TPU yang diperlukan.
Lihat log server HTTP untuk memeriksa apakah model telah dimuat dan dikompilasi. Server mungkin memerlukan waktu beberapa menit untuk menyelesaikan operasi ini.
kubectl logs deploy/jetstream-pytorch-server -f -c jetstream-http
Outputnya mirip dengan hal berikut ini:
kubectl logs deploy/jetstream-pytorch-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)
Lihat log server JetStream-PyTorch dan verifikasi bahwa kompilasi telah selesai:
kubectl logs deploy/jetstream-pytorch-server -f -c jetstream-pytorch-server
Outputnya mirip dengan hal berikut ini:
Started jetstream_server.... 2024-04-12 04:33:37,128 - root - INFO - ---------Generate params 0 loaded.---------
Menyajikan model
Di bagian ini, Anda akan berinteraksi dengan model.
Menyiapkan penerusan port
Anda dapat mengakses Deployment JetStream melalui Layanan ClusterIP yang yang telah dibuat di langkah sebelumnya. Layanan ClusterIP hanya dapat dijangkau dari dalam gugus ini. Oleh karena itu, untuk mengakses Service dari luar cluster, langkah-langkah berikut:
Untuk membuat sesi penerusan port, jalankan perintah berikut:
kubectl port-forward svc/jetstream-svc 8000:8000
Berinteraksi dengan model menggunakan curl
Verifikasi bahwa Anda dapat mengakses server HTTP JetStream dengan membuka terminal baru dan menjalankan perintah berikut:
curl --request POST \ --header "Content-type: application/json" \ -s \ localhost:8000/generate \ --data \ '{ "prompt": "What are the top 5 programming languages", "max_tokens": 200 }'
Permintaan awal dapat memerlukan waktu beberapa detik untuk diselesaikan karena pemanasan model. Outputnya mirip dengan hal berikut ini:
{ "response": " for data science in 2023?\n\n**1. Python:**\n- Widely used for data science due to its readability, extensive libraries (pandas, scikit-learn), and integration with other tools.\n- High demand for Python programmers in data science roles.\n\n**2. R:**\n- Popular choice for data analysis and visualization, particularly in academia and research.\n- Extensive libraries for statistical modeling and data wrangling.\n\n**3. Java:**\n- Enterprise-grade platform for data science, with strong performance and scalability.\n- Widely used in data mining and big data analytics.\n\n**4. SQL:**\n- Essential for data querying and manipulation, especially in relational databases.\n- Used for data analysis and visualization in various industries.\n\n**5. Scala:**\n- Scalable and efficient for big data processing and machine learning models.\n- Popular in data science for its parallelism and integration with Spark and Spark MLlib." }
Memecahkan masalah
- Jika Anda mendapatkan pesan
Empty reply from server
, mungkin penampung belum selesai mendownload data model. Periksa log Pod lagi untuk pesanConnected
yang menunjukkan bahwa model siap disalurkan. - Jika Anda melihat
Connection refused
, pastikan penerusan port aktif.
Pembersihan
Agar tidak perlu membayar biaya pada akun Google Cloud Anda untuk resource yang digunakan dalam tutorial ini, hapus project yang berisi resource tersebut, atau simpan project dan hapus setiap resource.
Menghapus resource yang di-deploy
Agar tidak menimbulkan biaya ke akun Google Cloud Anda untuk resource yang Anda buat dalam panduan ini, jalankan perintah berikut dan ikuti petunjuknya:
gcloud container clusters delete CLUSTER_NAME --region=REGION
gcloud iam service-accounts delete wi-jetstream@PROJECT_ID.
gcloud storage rm --recursive gs://BUCKET_NAME
Langkah selanjutnya
- Pelajari cara menjalankan model Gemma di GKE dan cara menjalankan fungsi yang dioptimalkan Workload AI/ML dengan kemampuan orkestrasi platform GKE.
- Pelajari lebih lanjut TPU di GKE.
- Pelajari repositori GitHub JetStream.
- Pelajari Vertex AI Model Garden.