Melatih model dengan GPU pada mode GKE Autopilot

Melatih model dengan GPU pada mode GKE Autopilot

Autopilot

Panduan memulai ini menunjukkan cara men-deploy model pelatihan dengan GPU di Google Kubernetes Engine (GKE) dan menyimpan prediksi di Cloud Storage. Dokumen ini ditujukan bagi administrator GKE yang sudah memiliki cluster mode Autopilot dan ingin menjalankan workload GPU untuk pertama kalinya.

Anda juga dapat menjalankan workload ini di cluster Standard jika Anda membuat node pool GPU terpisah di cluster. Untuk mendapatkan petunjuk, lihat Melatih model dengan GPU pada mode GKE Standard.

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.

In the Google Cloud console, on the project selector page, select or create 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 role (roles/resourcemanager.projectCreator), which contains the resourcemanager.projects.create permission. Learn how to grant roles.

Note: If you don't plan to keep the resources that you create in this procedure, create a project instead of selecting an existing project. After you finish these steps, you can delete the project, removing all resources associated with the project.

Go to project selector

Verify that billing is enabled for your Google Cloud project.

Enable the GKE and Cloud Storage APIs.

Roles required to enable APIs

To enable APIs, you need the Service Usage Admin IAM role (roles/serviceusage.serviceUsageAdmin), which contains the serviceusage.services.enable permission. Learn how to grant roles.

Enable the APIs

Instal Google Cloud CLI.

Catatan: Jika Anda telah menginstal gcloud CLI sebelumnya, pastikan Anda memiliki versi terbaru dengan menjalankan gcloud components update.

Jika Anda menggunakan penyedia identitas (IdP) eksternal, Anda harus login ke gcloud CLI dengan identitas gabungan Anda terlebih dahulu.

Untuk melakukan inisialisasi gcloud CLI, jalankan perintah berikut:

gcloud init

In the Google Cloud console, on the project selector page, select or create 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 role (roles/resourcemanager.projectCreator), which contains the resourcemanager.projects.create permission. Learn how to grant roles.

Note: If you don't plan to keep the resources that you create in this procedure, create a project instead of selecting an existing project. After you finish these steps, you can delete the project, removing all resources associated with the project.

Go to project selector

Verify that billing is enabled for your Google Cloud project.

Enable the GKE and Cloud Storage APIs.

Roles required to enable APIs

To enable APIs, you need the Service Usage Admin IAM role (roles/serviceusage.serviceUsageAdmin), which contains the serviceusage.services.enable permission. Learn how to grant roles.

Enable the APIs

Instal Google Cloud CLI.

Catatan: Jika Anda telah menginstal gcloud CLI sebelumnya, pastikan Anda memiliki versi terbaru dengan menjalankan gcloud components update.

Jika Anda menggunakan penyedia identitas (IdP) eksternal, Anda harus login ke gcloud CLI dengan identitas gabungan Anda terlebih dahulu.

Untuk melakukan inisialisasi gcloud CLI, jalankan perintah berikut:

gcloud init

1. Di konsol Google Cloud , aktifkan Cloud Shell.

   Aktifkan Cloud Shell

   Di bagian bawah konsol Google Cloud , sesi Cloud Shell akan dimulai dan menampilkan perintah command line. Cloud Shell adalah lingkungan shell dengan Google Cloud CLI yang sudah terinstal, dan dengan nilai yang sudah ditetapkan untuk project Anda saat ini. Diperlukan waktu beberapa detik untuk melakukan inisialisasi pada sesi.

Gandakan repositori sampel

Jalankan perintah berikut di Cloud Shell:

git clone https://github.com/GoogleCloudPlatform/ai-on-gke && \
cd ai-on-gke/tutorials-and-examples/gpu-examples/training-single-gpu

Membuat cluster

1. Di konsol Google Cloud , buka halaman Create an Autopilot cluster:

   Buka Create an Autopilot cluster

2. Di kolom Name, masukkan gke-gpu-cluster.

3. Di daftar Region, pilih us-central1.

4. Klik Create.

Membuat bucket Cloud Storage

1. Di konsol Google Cloud , buka halaman Create a bucket:

   Buka Membuat bucket

2. Di bagian Mulai, masukkan nama yang unik secara global untuk bucket Anda:

   PROJECT_ID-gke-gpu-bucket
   

   Ganti PROJECT_ID dengan ID project Google Cloud Anda.

3. Klik Continue.

4. Untuk Jenis lokasi, pilih Region.

5. Dalam daftar Region, pilih us-central1 (Iowa) dan klik Lanjutkan.

6. Pada bagian Pilih kelas penyimpanan untuk data Anda, klik Lanjutkan.

7. Di bagian Choose how to control access to objects, untuk Access control, pilih Uniform.

8. Klik Buat.

9. Pada dialog Public access will be prevented pastikan bahwa kotak centang Enforce public access prevention on this bucket sudah dicentang, lalu klik Confirm.

Mengonfigurasi cluster Anda untuk mengakses bucket menggunakan Workload Identity Federation for GKE

Agar cluster Anda dapat mengakses bucket Cloud Storage, lakukan langkah-langkah berikut:

1. Buat ServiceAccount Kubernetes di cluster Anda.
2. Buat kebijakan izin IAM yang memungkinkan ServiceAccount mengakses bucket.

Membuat ServiceAccount Kubernetes di cluster Anda

Di Cloud Shell, lakukan hal berikut:

1. Buat koneksi ke cluster Anda:

   gcloud container clusters get-credentials gke-gpu-cluster \
       --location=us-central1
   

2. Buat namespace Kubernetes:

   kubectl create namespace gke-gpu-namespace
   

3. Buat ServiceAccount Kubernetes dalam namespace:

   kubectl create serviceaccount gpu-k8s-sa --namespace=gke-gpu-namespace
   

Membuat kebijakan izin IAM di bucket

Berikan peran Storage Object Admin (roles/storage.objectAdmin) di bucket ke ServiceAccount Kubernetes:

gcloud storage buckets add-iam-policy-binding gs://PROJECT_ID-gke-gpu-bucket \
    --member=principal://iam.googleapis.com/projects/PROJECT_NUMBER/locations/global/workloadIdentityPools/PROJECT_ID.svc.id.goog/subject/ns/gke-gpu-namespace/sa/gpu-k8s-sa \
    --role=roles/storage.objectAdmin \
    --condition=None

Ganti PROJECT_NUMBER dengan nomor project Google Cloud Anda.

Memverifikasi bahwa Pod dapat mengakses bucket Cloud Storage

1. Di Cloud Shell, buat variabel lingkungan berikut:

   export K8S_SA_NAME=gpu-k8s-sa
   export BUCKET_NAME=PROJECT_ID-gke-gpu-bucket
   

   Ganti PROJECT_ID dengan ID project Google Cloud Anda.

2. Buat Pod yang memiliki container TensorFlow:

   envsubst < src/gke-config/standard-tensorflow-bash.yaml | kubectl --namespace=gke-gpu-namespace apply -f -
   

   Perintah ini menyisipkan variabel lingkungan yang Anda buat ke dalam referensi yang sesuai dalam manifes. Anda juga dapat membuka manifes di editor teks serta mengganti $K8S_SA_NAME dan $BUCKET_NAME dengan nilai yang sesuai.

3. Buat file sampel di bucket:

   touch sample-file
   gcloud storage cp sample-file gs://PROJECT_ID-gke-gpu-bucket
   

4. Tunggu hingga Pod Anda siap:

   kubectl wait --for=condition=Ready pod/test-tensorflow-pod -n=gke-gpu-namespace --timeout=180s
   

   Setelah Pod sudah siap, output-nya adalah sebagai berikut:

   pod/test-tensorflow-pod condition met
   

   Jika perintah kehabisan waktu, GKE mungkin masih membuat node baru untuk menjalankan Pod. Jalankan kembali perintah dan tunggu hingga Pod siap.

5. Buka shell di container TensorFlow:

   kubectl -n gke-gpu-namespace exec --stdin --tty test-tensorflow-pod --container tensorflow -- /bin/bash
   

6. Coba baca file sampel yang Anda buat:

   ls /data
   

   Output menunjukkan file sampel.

7. Periksa log untuk mengidentifikasi GPU yang terpasang ke Pod:

   python -c "import tensorflow as tf; print(tf.config.list_physical_devices('GPU'))"
   

   Output menunjukkan GPU yang terpasang ke Pod, mirip dengan berikut ini:

   ...
   PhysicalDevice(name='/physical_device:GPU:0',device_type='GPU')
   

8. Keluar dari container:

   exit
   

9. Hapus contoh Pod:

   kubectl delete -f src/gke-config/standard-tensorflow-bash.yaml \
       --namespace=gke-gpu-namespace
   

Berhasil: Pada tahap ini, cluster Anda menjalankan node pool GPU dan dapat berkomunikasi dengan bucket Cloud Storage menggunakan Akun Layanan Kubernetes.

Latih dan prediksi menggunakan set data MNIST

Di bagian ini, Anda akan menjalankan workload pelatihan pada set data contoh MNIST.

1. Salin data contoh ke bucket Cloud Storage:

   gcloud storage cp src/tensorflow-mnist-example gs://PROJECT_ID-gke-gpu-bucket/ --recursive
   

2. Buat variabel lingkungan berikut:

   export K8S_SA_NAME=gpu-k8s-sa
   export BUCKET_NAME=PROJECT_ID-gke-gpu-bucket
   

3. Tinjau Tugas pelatihan:

   # Copyright 2023 Google LLC
   #
   # Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
   # you may not use this file except in compliance with the License.
   # You may obtain a copy of the License at
   #
   #      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
   #
   # Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
   # distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
   # WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
   # See the License for the specific language governing permissions and
   # limitations under the License.
   
   apiVersion: batch/v1
   kind: Job
   metadata:
     name: mnist-training-job
   spec:
     template:
       metadata:
         name: mnist
         annotations:
           gke-gcsfuse/volumes: "true"
       spec:
         nodeSelector:
           cloud.google.com/gke-accelerator: nvidia-tesla-t4
         tolerations:
         - key: "nvidia.com/gpu"
           operator: "Exists"
           effect: "NoSchedule"
         containers:
         - name: tensorflow
           image: tensorflow/tensorflow:latest-gpu 
           command: ["/bin/bash", "-c", "--"]
           args: ["cd /data/tensorflow-mnist-example; pip install -r requirements.txt; python tensorflow_mnist_train_distributed.py"]
           resources:
             limits:
               nvidia.com/gpu: 1
               cpu: 1
               memory: 3Gi
           volumeMounts:
           - name: gcs-fuse-csi-vol
             mountPath: /data
             readOnly: false
         serviceAccountName: $K8S_SA_NAME
         volumes:
         - name: gcs-fuse-csi-vol
           csi:
             driver: gcsfuse.csi.storage.gke.io
             readOnly: false
             volumeAttributes:
               bucketName: $BUCKET_NAME
               mountOptions: "implicit-dirs"
         restartPolicy: "Never"

4. Deploy Tugas pelatihan:

   envsubst < src/gke-config/standard-tf-mnist-train.yaml | kubectl -n gke-gpu-namespace apply -f -
   

   Perintah ini menyisipkan variabel lingkungan yang Anda buat ke dalam referensi yang sesuai dalam manifes. Anda juga dapat membuka manifes di editor teks serta mengganti $K8S_SA_NAME dan $BUCKET_NAME dengan nilai yang sesuai.

5. Tunggu hingga Tugas memiliki status Completed:

   kubectl wait -n gke-gpu-namespace --for=condition=Complete job/mnist-training-job --timeout=180s
   

   Jika Tugas sudah siap, output-nya akan mirip dengan berikut ini:

   job.batch/mnist-training-job condition met
   

   Jika perintah kehabisan waktu, GKE mungkin masih membuat node baru untuk menjalankan Pod. Jalankan kembali perintah dan tunggu hingga Tugas siap.

6. Periksa log dari container TensorFlow:

   kubectl logs -f jobs/mnist-training-job -c tensorflow -n gke-gpu-namespace
   

   Output menunjukkan bahwa peristiwa berikut terjadi:

   • Instal paket Python yang diperlukan
   • Mendownload set data MNIST
   • Melatih model menggunakan GPU
   • Simpan model
   • Mengevaluasi model

   ...
   Epoch 12/12
   927/938 [============================>.] - ETA: 0s - loss: 0.0188 - accuracy: 0.9954
   Learning rate for epoch 12 is 9.999999747378752e-06
   938/938 [==============================] - 5s 6ms/step - loss: 0.0187 - accuracy: 0.9954 - lr: 1.0000e-05
   157/157 [==============================] - 1s 4ms/step - loss: 0.0424 - accuracy: 0.9861
   Eval loss: 0.04236088693141937, Eval accuracy: 0.9861000180244446
   Training finished. Model saved
   

7. Hapus workload pelatihan:

   kubectl -n gke-gpu-namespace delete -f src/gke-config/standard-tf-mnist-train.yaml
   

Men-deploy workload inferensi

Di bagian ini, Anda akan men-deploy workload inferensi yang mengambil set data sampel sebagai input dan menampilkan prediksi.

1. Salin image untuk prediksi ke bucket:

   gcloud storage cp data/mnist_predict gs://PROJECT_ID-gke-gpu-bucket/ --recursive
   

2. Tinjau workload inferensi:

   # Copyright 2023 Google LLC
   #
   # Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
   # you may not use this file except in compliance with the License.
   # You may obtain a copy of the License at
   #
   #      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
   #
   # Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
   # distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
   # WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
   # See the License for the specific language governing permissions and
   # limitations under the License.
   
   apiVersion: batch/v1
   kind: Job
   metadata:
     name: mnist-batch-prediction-job
   spec:
     template:
       metadata:
         name: mnist
         annotations:
           gke-gcsfuse/volumes: "true"
       spec:
         nodeSelector:
           cloud.google.com/gke-accelerator: nvidia-tesla-t4
         tolerations:
         - key: "nvidia.com/gpu"
           operator: "Exists"
           effect: "NoSchedule"
         containers:
         - name: tensorflow
           image: tensorflow/tensorflow:latest-gpu 
           command: ["/bin/bash", "-c", "--"]
           args: ["cd /data/tensorflow-mnist-example; pip install -r requirements.txt; python tensorflow_mnist_batch_predict.py"]
           resources:
             limits:
               nvidia.com/gpu: 1
               cpu: 1
               memory: 3Gi
           volumeMounts:
           - name: gcs-fuse-csi-vol
             mountPath: /data
             readOnly: false
         serviceAccountName: $K8S_SA_NAME
         volumes:
         - name: gcs-fuse-csi-vol
           csi:
             driver: gcsfuse.csi.storage.gke.io
             readOnly: false
             volumeAttributes:
               bucketName: $BUCKET_NAME
               mountOptions: "implicit-dirs"
         restartPolicy: "Never"

3. Deploy workload inferensi:

   envsubst < src/gke-config/standard-tf-mnist-batch-predict.yaml | kubectl -n gke-gpu-namespace apply -f -
   

   Perintah ini menyisipkan variabel lingkungan yang Anda buat ke dalam referensi yang sesuai dalam manifes. Anda juga dapat membuka manifes di editor teks serta mengganti $K8S_SA_NAME dan $BUCKET_NAME dengan nilai yang sesuai.

4. Tunggu hingga Tugas memiliki status Completed:

   kubectl wait -n gke-gpu-namespace --for=condition=Complete job/mnist-batch-prediction-job --timeout=180s
   

   Outputnya akan mirip dengan berikut ini:

   job.batch/mnist-batch-prediction-job condition met
   

5. Periksa log dari container TensorFlow:

   kubectl logs -f jobs/mnist-batch-prediction-job -c tensorflow -n gke-gpu-namespace
   

   Outputnya adalah prediksi untuk setiap gambar dan keyakinan model pada prediksi tersebut, mirip dengan berikut ini:

   Found 10 files belonging to 1 classes.
   1/1 [==============================] - 2s 2s/step
   The image /data/mnist_predict/0.png is the number 0 with a 100.00 percent confidence.
   The image /data/mnist_predict/1.png is the number 1 with a 99.99 percent confidence.
   The image /data/mnist_predict/2.png is the number 2 with a 100.00 percent confidence.
   The image /data/mnist_predict/3.png is the number 3 with a 99.95 percent confidence.
   The image /data/mnist_predict/4.png is the number 4 with a 100.00 percent confidence.
   The image /data/mnist_predict/5.png is the number 5 with a 100.00 percent confidence.
   The image /data/mnist_predict/6.png is the number 6 with a 99.97 percent confidence.
   The image /data/mnist_predict/7.png is the number 7 with a 100.00 percent confidence.
   The image /data/mnist_predict/8.png is the number 8 with a 100.00 percent confidence.
   The image /data/mnist_predict/9.png is the number 9 with a 99.65 percent confidence.
   

Berhasil: Anda telah berhasil melatih model dan menggunakannya untuk mengevaluasi data baru.

Pembersihan

Agar akun Google Cloud Anda tidak dikenai biaya untuk resource yang Anda buat dalam panduan ini, lakukan salah satu langkah berikut:

• Pertahankan cluster GKE: Hapus resource Kubernetes di cluster dan resource Google Cloud
• Pertahankan project Google Cloud : Hapus cluster GKE dan resource Google Cloud
• Hapus project

Menghapus resource Kubernetes dalam cluster dan resource Google Cloud

1. Hapus namespace Kubernetes dan workload yang Anda deploy:

   kubectl -n gke-gpu-namespace delete -f src/gke-config/standard-tf-mnist-batch-predict.yaml
   kubectl delete namespace gke-gpu-namespace
   

2. Hapus bucket Cloud Storage:

   1. Buka halaman Bucket:

      Buka Bucket

   2. Pilih kotak centang untuk PROJECT_ID-gke-gpu-bucket.

   3. Klik Delete.

   4. Untuk mengonfirmasi penghapusan, ketik DELETE, lalu klik Delete.

3. Hapus akun layanan Google Cloud :

   1. Buka halaman Service accounts.

      Buka Akun layanan

   2. Pilih project Anda.

   3. Pilih kotak centang untuk gke-gpu-sa@PROJECT_ID.iam.gserviceaccount.com.

   4. Klik Delete.

   5. Untuk mengonfirmasi penghapusan, klik Delete.

Menghapus cluster GKE dan resource Google Cloud

1. Hapus cluster GKE:

   1. Buka halaman Cluster:

      Buka Cluster

   2. Pilih kotak centang untuk gke-gpu-cluster.

   3. Klik Delete.

   4. Untuk mengonfirmasi penghapusan, ketik gke-gpu-cluster, lalu klik Delete.

2. Hapus bucket Cloud Storage:

   1. Buka halaman Bucket:

      Buka Bucket

   2. Pilih kotak centang untuk PROJECT_ID-gke-gpu-bucket.

   3. Klik Delete.

   4. Untuk mengonfirmasi penghapusan, ketik DELETE, lalu klik Delete.

3. Hapus akun layanan Google Cloud :

   1. Buka halaman Service accounts.

      Buka Akun layanan

   2. Pilih project Anda.

   3. Pilih kotak centang untuk gke-gpu-sa@PROJECT_ID.iam.gserviceaccount.com.

   4. Klik Delete.

   5. Untuk mengonfirmasi penghapusan, klik Hapus.

Menghapus project

Perhatian: Penghapusan project memiliki efek berikut:

• Semua hal dalam project akan dihapus. Jika Anda menggunakan project yang ada untuk mengerjakan tugas di dokumen ini, saat Anda menghapusnya, pekerjaan lain dalam project tersebut juga akan dihapus.
• Project ID kustom akan hilang. Saat membuat project ini, Anda mungkin juga membuat project ID kustom yang masih ingin digunakan pada masa mendatang. Agar tidak kehilangan URL yang menggunakan project ID tersebut, seperti URL appspot.com, hapus resource yang dipilih di dalam project, bukan menghapus seluruh project.

Jika Anda berencana mempelajari beberapa arsitektur, tutorial atau panduan memulai, dengan menggunakan kembali project dapat membantu Anda agar tidak melampaui batas kuota project.

1. Di Konsol Google Cloud , buka halaman Manage resources.

   Buka Kelola resource

2. Pada daftar project, pilih project yang ingin Anda hapus, lalu klik Delete.
3. Pada dialog, ketik project ID, lalu klik Shut down untuk menghapus project.

Langkah berikutnya

• Pelajari lebih lanjut cara menggunakan GPU di GKE