אימון מודל עם יחידות GPU במצב רגיל של GKE
במדריך למתחילים הזה נסביר איך פורסים מודל אימון עם מעבדי GPU ב-Google Kubernetes Engine (GKE) ומאחסנים את התחזיות ב-Cloud Storage. במדריך הזה משתמשים במודל TensorFlow ובאשכולות GKE Standard. אפשר גם להריץ את עומסי העבודה האלה באשכולות של Autopilot עם פחות שלבי הגדרה. הוראות מפורטות זמינות במאמר אימון מודל באמצעות GPU במצב GKE Autopilot.
המסמך הזה מיועד לאדמינים של GKE שיש להם אשכולות רגילים קיימים ורוצים להפעיל עומסי עבודה של GPU בפעם הראשונה.
לפני שמתחילים
- נכנסים לחשבון Google Cloud . אנחנו ממליצים למשתמשים חדשים ב- Google Cloud ליצור חשבון כדי שיוכלו להעריך את הביצועים של המוצרים שלנו בתרחישים מהעולם האמיתי. לקוחות חדשים מקבלים בחינם גם קרדיט בשווי 300$ להרצה, לבדיקה ולפריסה של עומסי העבודה.
-
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 theresourcemanager.projects.createpermission. Learn how to grant roles.
-
If you're using an existing project for this guide, verify that you have the permissions required to complete this guide. If you created a new project, then you already have the required permissions.
-
Verify that billing is enabled for your Google Cloud project.
Enable the Kubernetes Engine and Cloud Storage APIs, if any are not already enabled.
Roles required to enable APIs
To enable APIs, you need the
serviceusage.services.enablepermission. If you created the project, then you likely already have this permission through the Owner role (roles/owner). Otherwise, you can get this permission through the Service Usage Admin role (roles/serviceusage.serviceUsageAdmin). Learn how to grant roles.-
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 theresourcemanager.projects.createpermission. Learn how to grant roles.
-
If you're using an existing project for this guide, verify that you have the permissions required to complete this guide. If you created a new project, then you already have the required permissions.
-
Verify that billing is enabled for your Google Cloud project.
Enable the Kubernetes Engine and Cloud Storage APIs, if any are not already enabled.
Roles required to enable APIs
To enable APIs, you need the
serviceusage.services.enablepermission. If you created the project, then you likely already have this permission through the Owner role (roles/owner). Otherwise, you can get this permission through the Service Usage Admin role (roles/serviceusage.serviceUsageAdmin). Learn how to grant roles.-
מפעילים את Cloud Shell במסוף Google Cloud .
בחלק התחתון של Google Cloud המסוף יתחיל סשן של Cloud Shell ותופיע הודעה של שורת הפקודה. Cloud Shell היא סביבת מעטפת שבה ה-CLI של Google Cloud מותקן ומוגדרים ערכים לפרויקט הקיים. הסשן יופעל תוך כמה שניות.
התפקידים הנדרשים
כדי לקבל את ההרשאות שדרושות לאימון מודל ב-GPU, צריך לבקש מהאדמין להקצות לכם את תפקידי ה-IAM הבאים בפרויקט:
-
ניהול אשכולות GKE: Kubernetes Engine Admin (
roles/container.admin) -
ניהול קטגוריות של Cloud Storage:
אדמין של אחסון (
roles/storage.admin) -
הקצאת תפקידי IAM בפרויקט:
אדמין IAM בפרויקט (
roles/resourcemanager.projectIamAdmin)
להסבר על מתן תפקידים, ראו איך מנהלים את הגישה ברמת הפרויקט, התיקייה והארגון.
יכול להיות שאפשר לקבל את ההרשאות הנדרשות גם באמצעות תפקידים בהתאמה אישית או תפקידים מוגדרים מראש.
שכפול המאגר לדוגמה
ב-Cloud Shell, מריצים את הפקודה הבאה:
git clone https://github.com/GoogleCloudPlatform/ai-on-gke/ ai-on-gke
cd ai-on-gke/tutorials-and-examples/gpu-examples/training-single-gpu
יצירת אשכול במצב רגיל ומאגר צמתים של GPU
אפשר להשתמש ב-Cloud Shell כדי:
יוצרים אשכול Standard שמשתמש באיחוד זהויות של עומסי עבודה ל-GKE ומתקינים את מנהל ההתקן של Cloud Storage FUSE:
gcloud container clusters create gke-gpu-cluster \ --addons GcsFuseCsiDriver \ --location=us-central1 \ --num-nodes=1 \ --workload-pool=PROJECT_ID.svc.id.googמחליפים את
PROJECT_IDבמזהה הפרויקט ב- Google Cloud.יצירת האשכול עשויה להימשך כמה דקות.
יוצרים מאגר צמתים של GPU:
gcloud container node-pools create gke-gpu-pool-1 \ --accelerator=type=nvidia-tesla-t4,count=1,gpu-driver-version=default \ --machine-type=n1-standard-16 --num-nodes=1 \ --location=us-central1 \ --cluster=gke-gpu-cluster
יצירת קטגוריה של Cloud Storage
נכנסים לדף Create a bucket במסוף Google Cloud :
בשדה Name your bucket, מזינים את השם הבא:
PROJECT_ID-gke-gpu-bucketלוחצים על Continue.
בשדה Location type, בוחרים באפשרות Region.
ברשימה Region, בוחרים באפשרות
us-central1 (Iowa)ולוחצים על Continue.בקטע בחירת סוג אחסון לנתונים, לוחצים על המשך.
בקטע Choose how to control access to objects, בוחרים באפשרות Uniform בשדה בקרת גישה.
לוחצים על יצירה.
בתיבת הדו-שיח Public access will be prevented, מוודאים שתיבת הסימון Enforce public access prevention on this bucket מסומנת, ולוחצים על Confirm.
הגדרת גישה לדלי באשכול באמצעות איחוד זהויות של עומסי עבודה ל-GKE
כדי לאפשר לאשכול לגשת לקטגוריה של Cloud Storage:
- יוצרים Kubernetes ServiceAccount באשכול.
- מקצים תפקידים ב-IAM לחשבון השירות של Kubernetes.
יצירת חשבון שירות של Kubernetes באשכול
ב-Cloud Shell, מבצעים את הפעולות הבאות:
יוצרים מרחב שמות של Kubernetes:
kubectl create namespace gke-ai-namespaceיוצרים חשבון שירות של Kubernetes במרחב השמות:
kubectl create serviceaccount gpu-k8s-sa --namespace=gke-ai-namespace
הקצאת תפקידי IAM ל-Kubernetes ServiceAccount
ב-Cloud Shell, מקצים את התפקידים "אדמין של אובייקטים באחסון" (roles/storage.objectAdmin) ו"שירות איסוף תובנות לגבי אחסון" (roles/storage.insightsCollectorService) לחשבון השירות של Kubernetes:
gcloud projects add-iam-policy-binding PROJECT_ID \
--member="principal://iam.googleapis.com/projects/PROJECT_NUMBER/locations/global/workloadIdentityPools/PROJECT_ID.svc.id.goog/subject/ns/gke-ai-namespace/sa/gpu-k8s-sa" \
--role=roles/storage.objectAdmin \
--condition=None
gcloud projects add-iam-policy-binding PROJECT_ID \
--member="principal://iam.googleapis.com/projects/PROJECT_NUMBER/locations/global/workloadIdentityPools/PROJECT_ID.svc.id.goog/subject/ns/gke-ai-namespace/sa/gpu-k8s-sa" \
--role=roles/storage.insightsCollectorService \
--condition=None
מחליפים את מה שכתוב בשדות הבאים:
-
PROJECT_ID: מזהה הפרויקט ב- Google Cloud . -
PROJECT_NUMBER: מספר הפרויקט ב- Google Cloud .
איך מוודאים של-Pods יש גישה לקטגוריה של Cloud Storage
ב-Cloud Shell, יוצרים את משתני הסביבה הבאים:
export K8S_SA_NAME=gpu-k8s-sa export BUCKET_NAME=PROJECT_ID-gke-gpu-bucketמחליפים את
PROJECT_IDבמזהה הפרויקט ב- Google Cloud.יוצרים Pod עם קונטיינר של TensorFlow:
envsubst < src/gke-config/standard-tensorflow-bash.yaml | kubectl --namespace=gke-ai-namespace apply -f -הפקודה הזו מחליפה את משתני הסביבה שיצרתם בהפניות המתאימות במניפסט. אפשר גם לפתוח את המניפסט בכלי לעריכת טקסט ולהחליף את
$K8S_SA_NAMEואת$BUCKET_NAMEבערכים המתאימים.יוצרים קובץ לדוגמה בקטגוריה:
touch sample-file gcloud storage cp sample-file gs://PROJECT_ID-gke-gpu-bucketמחכים שה-Pod יהיה מוכן:
kubectl wait --for=condition=Ready pod/test-tensorflow-pod -n=gke-ai-namespace --timeout=180sכשה-Pod מוכן, הפלט הוא:
pod/test-tensorflow-pod condition metפותחים מעטפת (shell) במאגר TensorFlow:
kubectl -n gke-ai-namespace exec --stdin --tty test-tensorflow-pod --container tensorflow -- /bin/bashמנסים לקרוא את הקובץ לדוגמה שיצרתם:
ls /dataהפלט מציג את קובץ הדוגמה.
בודקים את היומנים כדי לזהות את ה-GPU שמצורף ל-Pod:
python3 -m pip install 'tensorflow[and-cuda]' python -c "import tensorflow as tf; print(tf.config.list_physical_devices('GPU'))"הפלט מראה את ה-GPU שמחובר ל-Pod, כמו בדוגמה הבאה:
... PhysicalDevice(name='/physical_device:GPU:0',device_type='GPU')יוצאים מהקונטיינר:
exitמוחקים את ה-Pod לדוגמה:
kubectl delete -f src/gke-config/standard-tensorflow-bash.yaml \ --namespace=gke-ai-namespace
אימון וחיזוי באמצעות מערך הנתונים MNIST
בקטע הזה מריצים עומס עבודה של אימון על מערך הנתונים לדוגמה MNIST.
מעתיקים את הנתונים לדוגמה לקטגוריה של Cloud Storage:
gcloud storage cp src/tensorflow-mnist-example gs://PROJECT_ID-gke-gpu-bucket/ --recursiveיוצרים את משתני הסביבה הבאים:
export K8S_SA_NAME=gpu-k8s-sa export BUCKET_NAME=PROJECT_ID-gke-gpu-bucketבודקים את משימת האימון:
פורסים את משימת האימון:
envsubst < src/gke-config/standard-tf-mnist-train.yaml | kubectl -n gke-ai-namespace apply -f -הפקודה הזו מחליפה את משתני הסביבה שיצרתם בהפניות המתאימות במניפסט. אפשר גם לפתוח את המניפסט בכלי לעריכת טקסט ולהחליף את
$K8S_SA_NAMEואת$BUCKET_NAMEבערכים המתאימים.מחכים עד שהסטטוס של המשימה יהיה
Completed:kubectl wait -n gke-ai-namespace --for=condition=Complete job/mnist-training-job --timeout=180sהפלט אמור להיראות כך:
job.batch/mnist-training-job condition metבודקים את היומנים מהקונטיינר של TensorFlow:
kubectl logs -f jobs/mnist-training-job -c tensorflow -n gke-ai-namespaceבפלט מוצגים האירועים הבאים:
- התקנת חבילות Python נדרשות
- הורדת מערך הנתונים של MNIST
- אימון המודל באמצעות GPU
- שמירת המודל
- הערכת המודל
... 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 savedמחיקת עומס העבודה של האימון:
kubectl -n gke-ai-namespace delete -f src/gke-config/standard-tf-mnist-train.yaml
פריסת עומס עבודה של הסקה
בקטע הזה תפרסו עומס עבודה של היקשים שמקבל מערך נתונים לדוגמה כקלט ומחזיר חיזויים.
מעתיקים את התמונות לחיזוי לקטגוריה:
gcloud storage cp data/mnist_predict gs://PROJECT_ID-gke-gpu-bucket/ --recursiveבודקים את עומס העבודה של ההסקות:
פריסת עומס העבודה של ההסקה:
envsubst < src/gke-config/standard-tf-mnist-batch-predict.yaml | kubectl -n gke-ai-namespace apply -f -הפקודה הזו מחליפה את משתני הסביבה שיצרתם בהפניות המתאימות במניפסט. אפשר גם לפתוח את המניפסט בכלי לעריכת טקסט ולהחליף את
$K8S_SA_NAMEו-$BUCKET_NAMEבערכים המתאימים.מחכים עד שהסטטוס של המשימה יהיה
Completed:kubectl wait -n gke-ai-namespace --for=condition=Complete job/mnist-batch-prediction-job --timeout=180sהפלט אמור להיראות כך:
job.batch/mnist-batch-prediction-job condition metבודקים את היומנים מהקונטיינר של TensorFlow:
kubectl logs -f jobs/mnist-batch-prediction-job -c tensorflow -n gke-ai-namespaceהפלט הוא התחזית לכל תמונה ורמת הביטחון של המודל בתחזית, בדומה לזה:
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.
הסרת המשאבים
כדי להימנע מחיובים בחשבון Google Cloud על המשאבים שיצרתם במדריך הזה, אפשר לבצע אחת מהפעולות הבאות:
- להשאיר את אשכול GKE: מוחקים את המשאבים ב-Kubernetes באשכול ואת המשאבים של Google Cloud .
- השארת הפרויקט של Google Cloud : מחיקת האשכול של GKE והמשאבים של Google Cloud
- מחיקת הפרויקט
מחיקת משאבי Kubernetes באשכול ו Google Cloud המשאבים
מוחקים את מרחב השמות של Kubernetes ואת עומסי העבודה שפרסתם:
kubectl -n gke-ai-namespace delete -f src/gke-config/standard-tf-mnist-batch-predict.yaml kubectl delete namespace gke-ai-namespaceמוחקים את הקטגוריה של Cloud Storage:
נכנסים לדף Buckets:
מסמנים את התיבה של
PROJECT_ID-gke-gpu-bucket.לוחצים על מחיקה.
כדי לאשר את המחיקה, מקלידים
DELETEולוחצים על מחיקה.
מחיקת אשכול GKE והמשאבים ב- Google Cloud
מוחקים את אשכול ה-GKE:
עוברים לדף Clusters:
מסמנים את התיבה של
gke-gpu-cluster.לוחצים על מחיקה.
כדי לאשר את המחיקה, מקלידים
gke-gpu-clusterולוחצים על מחיקה.
מוחקים את הקטגוריה של Cloud Storage:
נכנסים לדף Buckets:
מסמנים את התיבה
PROJECT_ID-gke-gpu-bucket.לוחצים על מחיקה.
כדי לאשר את המחיקה, מקלידים
DELETEולוחצים על מחיקה.
מחיקת הפרויקט
- במסוף Google Cloud , נכנסים לדף Manage resources.
- ברשימת הפרויקטים, בוחרים את הפרויקט שרוצים למחוק ולוחצים על Delete.
- כדי למחוק את הפרויקט, כותבים את מזהה הפרויקט בתיבת הדו-שיח ולוחצים על Shut down.