通过tensorflow serving 和 kubernetes部署你的机器学习模型

机器学习应用程序正在蓬勃发展，但是数据工程师没有很多工具可以将这些强大的模型集成到生产系统中。在这里，我将讨论tensorflow serving如何帮助您加速在生产中交付模型。这篇博客文章是关于服务机器学习模型的-这是什么意思？

Serving是训练后如何应用ML模型的方法-Noah Fiedel软件工程师致力于tensorflow serving。

为了说明tensorflow serving的功能，我将逐步介绍serving一个对象检测模型的步骤。在我的GitHub上找到与本文相关的所有代码：https：//github.com/fpaupier/tensorflow-serving_sidecar。

简而言之，Tensorflow Serving使您能够无缝地为您的机器学习模型提供服务。

• 部署模型的新版本，让tensorflow serving 优雅地完成当前请求，同时开始为新模型提供新请求。
• 另外，数据科学家可以专注于构建出色的模型，而Ops可以专注于构建可以为这些模型提供服务的高弹性和可扩展架构。

Part 1 — 预热: 建立一个本地的tensorflow server

线上操作之前，最好先确保您的服务器可以在本地运行。我在这里提供了重要步骤，请在项目readme文件中找到更多文档。查看设置步骤，以确保您可以充分利用本教程：

1. git clone https://github.com/fpaupier/t...，创建一个python3.6.5虚拟环境并安装requirements.txt
2. 获取tensorflow serving 的docker镜像。docker pull tensorflow /serving
3. 获取一个模型去serving。我用这个，它执行对象检测faster_rcnn_resnet101_coco
4. 转到模型目录，并使用版本号重命名已保存的模型子目录，因为我们在这里进行的是v1，因此我们将其称为00001（必须为数字）。我们这样做是因为tensorflow serving docker镜像在搜索要服务的模型时会搜索以该约定命名的文件夹。

5. 现在运行tensorflow 服务

   # From tensorflow-serving_sidecar/
   docker run -t --rm -p 8501:8501 \
      -v "$(pwd)/data/faster_rcnn_resnet101_coco_2018_01_28:/models/faster_rcnn_resnet" \
      -e MODEL_NAME=faster_rcnn_resnet \
      tensorflow/serving &

   在继续之前，需要提到一点：
   

   这里，我们将容器的端口和本地主机绑定在一起。因此，当我们调用localhost：8501时，我们实际上将调用tensorflow服务器。

   您还注意到，我们将本地目录目录fast_rcnn_resnet101_coco_2018_01_28（用于存储模型）与容器/ models / faster_rcnn_resnet路径链接。

   请切记，此时，saveModel.pb仅在您的计算机上，而不在容器中。

6. 执行客户端调用

   # Don't forget to activate your python3.6.5 venv
   
   # From tensorflow-serving_sidecar/
   python client.py --server_url "http://localhost:8501/v1/models/faster_rcnn_resnet:predict" \
   --image_path "$(pwd)/object_detection/test_images/image1.jpg" \
   --output_json "$(pwd)/object_detection/test_images/out_image1.json" \
   --save_output_image "True" \
   --label_map "$(pwd)/data/labels.pbtxt"

   去检查--output_json指定的路径并享受结果。 （可用json和jpeg输出）

太好了，既然我们的模型运行良好，就让我们将其部署在云上。

Part 2— 通过tensorflow serving 和 kubernetes部署你的机器学习模型

在生产环境中，您希望能够随着应用程序负载的增加而扩展。您不希望服务器不堪重负。

为了避免这个问题，您将使用kubernetes集群为您的tensorflow-server应用程序提供服务。预期的主要改进：

• 您的副本之间的负载将达到平衡，而无需再考虑它。
• 您是否要在不停机的情况下部署新模型？没问题，kubernetes支持了您。执行滚动更新以逐步服务于您的新模型，同时优雅地终止旧模型上的当前请求。

让我们深入研究一下

首先，我们要创建一个完整的带有嵌入式对象检测模型的docker镜像。完成后，我们将其部署在kubernetes集群上。我的示例在Google Cloud Platform上运行。

创建一个定制的 tensorflow-serving docker image

1. 将服务镜像作为守护程序运行：

   docker run -d --name serving_base tensorflow/serving

2. 拷贝faster_rcnn_resnet101_coco 模型数据到容器的 models/文件夹下。

   # From tensorflow-serving_sidecar/
   docker cp $(pwd)/data/faster_rcnn_resnet101_coco_2018_01_28 serving_base:/models/faster_rcnn_resnet

3. commit容器，将新的镜像保存为serving faster_rcnn_resnet：

   docker commit --change "ENV MODEL_NAME faster_rcnn_resnet" serving_base faster_rcnn_resnet_serving

   注意：如果使用其他模型，请在--change参数中相应更改faster_rcnn_resnet。

   fast_rcnn_resnet_serving将是我们的新的镜像。您可以通过运行docker镜像进行检查，您应该会看到一个新的docker镜像：

1. Stop serving base container

   docker kill serving_base
   docker rm serving_base

太好了，下一步是测试我们全新的fast_rcnn_resnet_serving镜像。

测试定制server

在将我们的应用程序部署到kubernetes之前，请确保它可以正常运行。

1. 启动服务

   docker run -p 8501:8501 -t faster_rcnn_resnet_serving &

   注意：确保您已停止（docker stop ）先前运行的服务器，否则端口8501可能已被绑定。

2. 我们可以使用相同的客户端代码来调用服务器。

   # From tensorflow-serving_sidecar/
   python client.py --server_url "http://localhost:8501/v1/models/faster_rcnn_resnet:predict" \
   --image_path "$(pwd)/object_detection/test_images/image1.jpg" \
   --output_json "$(pwd)/object_detection/test_images/out_image2.json" \
   --save_output_image "True" \
   --label_map "$(pwd)/data/labels.pbtxt"

   我们可以检查是否具有相同的功能。现在让我们在kubernetes集群上运行它。

   部署我们的应用到kubernetes

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1. 首先将定制的镜像推送到镜像仓库。

   docker push gcr.io/tensorflow-serving-229609/faster_rcnn_resnet_serving:v0.1.0

2. 创建deployment和service。

   通过Kubernetes deployment部署fast-rcnn推理服务。通过Kubernetes service 和借助于外部负载均衡器实现外部访问。

   使用单个副本实际上没有任何意义。我这样做是为了在免费套餐中通过。如果只有一个实例可以直接进行查询，那么进行负载平衡是没有用的。在生产设置中，使用多个副本。

   我们使用示例Kubernetes配置quick_rcnn_resnet_k8s.yaml创建它们。您只需要更新要在文件中使用的docker镜像，将行镜像替换为您的实际镜像全名。

   执行下面命令：

   # From tensorflow-serving_sidecar/
   kubectl create -f faster_rcnn_resnet_k8s.yaml

   要检查部署和Pod的状态，请对整个部署使用kubectl get部署，kubectl get pod可以监视部署的每个副本，并为该服务提供kubectl get服务。

   一切启动和运行可能需要一段时间。服务外部IP地址在LoadBalancer入口旁边列出。您可以使用kubectl describe service命令进行检查：

   kubectl describe service faster-rcnn-resnet-service

   查询你的线上模型

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最后，让我们测试一下。我们可以使用相同的客户端代码。只需用上面指定的LoadBalancer Ingress的IP地址替换--server-url arg中以前使用的localhost。

# From tensorflow-serving_sidecar/
python client.py --server_url "http://34.73.137.228:8501/v1/models/faster_rcnn_resnet:predict" \
--image_path "$(pwd)/object_detection/test_images/image1.jpg" \
--output_json "$(pwd)/object_detection/test_images/out_image3.json" \
--save_output_image "True" \
--label_map "$(pwd)/data/labels.pbtxt"

结语

Tensorflow Serving提供了一个很好的基础，您可以依靠它以极少的开销在生产中快速部署模型。

• 机器学习应用程序的容器化可用于部署，从而将操作人员和数据科学家之间的关注点分开
• 诸如Kubernetes之类的容器编排解决方案与tensorflow-serving相结合，即使对于不熟悉分布式计算的人，也可以在数分钟内部署高可用性模型。