 Lihat di TensorFlow.org |  Jalankan di Google Colab |  Lihat sumber di GitHub |  Unduh buku catatan |
Gambaran
Tutorial ini memuat metrik CoreDNS dari server Prometheus ke tf.data.Dataset , kemudian menggunakan tf.keras untuk pelatihan dan inferensi.
CoreDNS adalah server DNS dengan fokus pada penemuan layanan, dan secara luas digunakan sebagai bagian dari cluster Kubernetes . Untuk alasan itu seringkali pemantauan ketat oleh operasi devops.
Tutorial ini adalah contoh yang dapat digunakan oleh para devok yang mencari otomatisasi dalam operasi mereka melalui pembelajaran mesin.
Pengaturan dan penggunaan
Instal paket tensorflow-io yang diperlukan, dan mulai ulang runtime
import os
try:
%tensorflow_version 2.x
except Exception:
pass
TensorFlow 2.x selected.
pip install tensorflow-io
Requirement already satisfied: tensorflow-io in /usr/local/lib/python3.6/dist-packages (0.12.0) Requirement already satisfied: tensorflow<2.2.0,>=2.1.0 in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from tensorflow-io) (2.1.0) Requirement already satisfied: opt-einsum>=2.3.2 in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (3.2.0) Requirement already satisfied: google-pasta>=0.1.6 in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (0.1.8) Requirement already satisfied: tensorflow-estimator<2.2.0,>=2.1.0rc0 in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (2.1.0) Requirement already satisfied: tensorboard<2.2.0,>=2.1.0 in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (2.1.0) Requirement already satisfied: wheel>=0.26; python_version >= "3" in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (0.34.2) Requirement already satisfied: grpcio>=1.8.6 in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (1.27.2) Requirement already satisfied: astor>=0.6.0 in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (0.8.1) Requirement already satisfied: absl-py>=0.7.0 in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (0.9.0) Requirement already satisfied: termcolor>=1.1.0 in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (1.1.0) Requirement already satisfied: numpy<2.0,>=1.16.0 in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (1.18.1) Requirement already satisfied: keras-applications>=1.0.8 in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (1.0.8) Requirement already satisfied: protobuf>=3.8.0 in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (3.11.3) Requirement already satisfied: keras-preprocessing>=1.1.0 in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (1.1.0) Requirement already satisfied: wrapt>=1.11.1 in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (1.12.0) Requirement already satisfied: gast==0.2.2 in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (0.2.2) Requirement already satisfied: scipy==1.4.1; python_version >= "3" in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (1.4.1) Requirement already satisfied: six>=1.12.0 in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (1.14.0) Requirement already satisfied: markdown>=2.6.8 in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from tensorboard<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (3.2.1) Requirement already satisfied: setuptools>=41.0.0 in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from tensorboard<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (45.2.0) Requirement already satisfied: werkzeug>=0.11.15 in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from tensorboard<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (1.0.0) Requirement already satisfied: google-auth-oauthlib<0.5,>=0.4.1 in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from tensorboard<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (0.4.1) Requirement already satisfied: google-auth<2,>=1.6.3 in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from tensorboard<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (1.11.2) Requirement already satisfied: requests<3,>=2.21.0 in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from tensorboard<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (2.23.0) Requirement already satisfied: h5py in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from keras-applications>=1.0.8->tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (2.10.0) Requirement already satisfied: requests-oauthlib>=0.7.0 in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from google-auth-oauthlib<0.5,>=0.4.1->tensorboard<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (1.3.0) Requirement already satisfied: pyasn1-modules>=0.2.1 in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from google-auth<2,>=1.6.3->tensorboard<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (0.2.8) Requirement already satisfied: cachetools<5.0,>=2.0.0 in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from google-auth<2,>=1.6.3->tensorboard<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (4.0.0) Requirement already satisfied: rsa<4.1,>=3.1.4 in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from google-auth<2,>=1.6.3->tensorboard<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (4.0) Requirement already satisfied: certifi>=2017.4.17 in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from requests<3,>=2.21.0->tensorboard<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (2019.11.28) Requirement already satisfied: idna<3,>=2.5 in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from requests<3,>=2.21.0->tensorboard<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (2.9) Requirement already satisfied: urllib3!=1.25.0,!=1.25.1,<1.26,>=1.21.1 in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from requests<3,>=2.21.0->tensorboard<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (1.25.8) Requirement already satisfied: chardet<4,>=3.0.2 in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from requests<3,>=2.21.0->tensorboard<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (3.0.4) Requirement already satisfied: oauthlib>=3.0.0 in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from requests-oauthlib>=0.7.0->google-auth-oauthlib<0.5,>=0.4.1->tensorboard<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (3.1.0) Requirement already satisfied: pyasn1<0.5.0,>=0.4.6 in /tensorflow-2.1.0/python3.6 (from pyasn1-modules>=0.2.1->google-auth<2,>=1.6.3->tensorboard<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow<2.2.0,>=2.1.0->tensorflow-io) (0.4.8)
from datetime import datetime
import tensorflow as tf
import tensorflow_io as tfio
Instal dan atur CoreDNS dan Prometheus
Untuk tujuan demo, server CoreDNS secara lokal dengan port 9053 terbuka untuk menerima permintaan DNS dan port 9153 (defult) terbuka untuk mengekspos metrik untuk pengikisan. Berikut ini adalah konfigurasi Corefile dasar untuk CoreDNS dan tersedia untuk diunduh :
.:9053 {
prometheus
whoami
}
Rincian lebih lanjut tentang instalasi dapat ditemukan pada dokumentasi CoreDNS.
!curl -s -OL https://github.com/coredns/coredns/releases/download/v1.6.7/coredns_1.6.7_linux_amd64.tgz
!tar -xzf coredns_1.6.7_linux_amd64.tgz
!curl -s -OL https://raw.githubusercontent.com/tensorflow/io/master/docs/tutorials/prometheus/Corefile
!cat Corefile
.:9053 {
prometheus
whoami
}
# Run `./coredns` as a background process.
# IPython doesn't recognize `&` in inline bash cells.
get_ipython().system_raw('./coredns &')
Langkah selanjutnya adalah menyiapkan server Prometheus dan menggunakan Prometheus untuk mengikis metrik CoreDNS yang terbuka di port 9153 dari atas. File prometheus.yml untuk konfigurasi juga tersedia untuk diunduh :
!curl -s -OL https://github.com/prometheus/prometheus/releases/download/v2.15.2/prometheus-2.15.2.linux-amd64.tar.gz
!tar -xzf prometheus-2.15.2.linux-amd64.tar.gz --strip-components=1
!curl -s -OL https://raw.githubusercontent.com/tensorflow/io/master/docs/tutorials/prometheus/prometheus.yml
!cat prometheus.yml
global:
scrape_interval: 1s
evaluation_interval: 1s
alerting:
alertmanagers:
- static_configs:
- targets:
rule_files:
scrape_configs:
- job_name: 'prometheus'
static_configs:
- targets: ['localhost:9090']
- job_name: "coredns"
static_configs:
- targets: ['localhost:9153']
# Run `./prometheus` as a background process.
# IPython doesn't recognize `&` in inline bash cells.
get_ipython().system_raw('./prometheus &')
Untuk menampilkan beberapa aktivitas, perintah dig dapat digunakan untuk menghasilkan beberapa permintaan DNS terhadap server CoreDNS yang telah disiapkan:
sudo apt-get install -y -qq dnsutils
dig @127.0.0.1 -p 9053 demo1.example.org
; <<>> DiG 9.11.3-1ubuntu1.11-Ubuntu <<>> @127.0.0.1 -p 9053 demo1.example.org ; (1 server found) ;; global options: +cmd ;; Got answer: ;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 53868 ;; flags: qr aa rd; QUERY: 1, ANSWER: 0, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 3 ;; WARNING: recursion requested but not available ;; OPT PSEUDOSECTION: ; EDNS: version: 0, flags:; udp: 4096 ; COOKIE: 855234f1adcb7a28 (echoed) ;; QUESTION SECTION: ;demo1.example.org. IN A ;; ADDITIONAL SECTION: demo1.example.org. 0 IN A 127.0.0.1 _udp.demo1.example.org. 0 IN SRV 0 0 45361 . ;; Query time: 0 msec ;; SERVER: 127.0.0.1#9053(127.0.0.1) ;; WHEN: Tue Mar 03 22:35:20 UTC 2020 ;; MSG SIZE rcvd: 132
dig @127.0.0.1 -p 9053 demo2.example.org
; <<>> DiG 9.11.3-1ubuntu1.11-Ubuntu <<>> @127.0.0.1 -p 9053 demo2.example.org ; (1 server found) ;; global options: +cmd ;; Got answer: ;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 53163 ;; flags: qr aa rd; QUERY: 1, ANSWER: 0, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 3 ;; WARNING: recursion requested but not available ;; OPT PSEUDOSECTION: ; EDNS: version: 0, flags:; udp: 4096 ; COOKIE: f18b2ba23e13446d (echoed) ;; QUESTION SECTION: ;demo2.example.org. IN A ;; ADDITIONAL SECTION: demo2.example.org. 0 IN A 127.0.0.1 _udp.demo2.example.org. 0 IN SRV 0 0 42194 . ;; Query time: 0 msec ;; SERVER: 127.0.0.1#9053(127.0.0.1) ;; WHEN: Tue Mar 03 22:35:21 UTC 2020 ;; MSG SIZE rcvd: 132
Sekarang server CoreDNS yang metriknya dikikis oleh server Prometheus dan siap dikonsumsi oleh TensorFlow.
Buat Dataset untuk metrik CoreDNS dan gunakan di TensorFlow
Buat Dataset untuk metrik CoreDNS yang tersedia dari server PostgreSQL, bisa dilakukan dengan tfio.experimental.IODataset.from_prometheus . Pada minimium diperlukan dua argumen. query diteruskan ke server Prometheus untuk memilih metrik dan length adalah periode yang ingin Anda muat ke Dataset.
Anda bisa mulai dengan "coredns_dns_request_count_total" dan "5" (dtk) untuk membuat Dataset di bawah ini. Karena sebelumnya dalam tutorial dua kueri DNS dikirim, diharapkan metrik untuk "coredns_dns_request_count_total" akan menjadi "2.0" di akhir rangkaian waktu:
dataset = tfio.experimental.IODataset.from_prometheus(
"coredns_dns_request_count_total", 5, endpoint="http://localhost:9090")
print("Dataset Spec:\n{}\n".format(dataset.element_spec))
print("CoreDNS Time Series:")
for (time, value) in dataset:
# time is milli second, convert to data time:
time = datetime.fromtimestamp(time // 1000)
print("{}: {}".format(time, value['coredns']['localhost:9153']['coredns_dns_request_count_total']))
Dataset Spec:
(TensorSpec(shape=(), dtype=tf.int64, name=None), {'coredns': {'localhost:9153': {'coredns_dns_request_count_total': TensorSpec(shape=(), dtype=tf.float64, name=None)} } })
CoreDNS Time Series:
2020-03-03 22:35:17: 2.0
2020-03-03 22:35:18: 2.0
2020-03-03 22:35:19: 2.0
2020-03-03 22:35:20: 2.0
2020-03-03 22:35:21: 2.0
Lebih jauh melihat ke dalam spesifikasi Dataset:
(
TensorSpec(shape=(), dtype=tf.int64, name=None),
{
'coredns': {
'localhost:9153': {
'coredns_dns_request_count_total': TensorSpec(shape=(), dtype=tf.float64, name=None)
}
}
}
)
Jelas bahwa dataset terdiri dari (time, values) tuple di mana bidang values adalah dict python diperluas menjadi:
"job_name": {
"instance_name": {
"metric_name": value,
},
}
Dalam contoh di atas, 'coredns' adalah nama pekerjaan, 'localhost:9153' adalah nama instance, dan 'coredns_dns_request_count_total' adalah nama metrik. Perhatikan bahwa tergantung pada permintaan Prometheus yang digunakan, ada kemungkinan beberapa pekerjaan / instance / metrik dapat dikembalikan. Ini juga alasan mengapa python dict telah digunakan dalam struktur Dataset.
Ambil contoh lain "go_memstats_gc_sys_bytes" sebagai contoh. Karena CoreDNS dan Prometheus ditulis dalam Golang, metrik "go_memstats_gc_sys_bytes" tersedia untuk pekerjaan "coredns" dan pekerjaan "prometheus" :
dataset = tfio.experimental.IODataset.from_prometheus(
"go_memstats_gc_sys_bytes", 5, endpoint="http://localhost:9090")
print("Time Series CoreDNS/Prometheus Comparision:")
for (time, value) in dataset:
# time is milli second, convert to data time:
time = datetime.fromtimestamp(time // 1000)
print("{}: {}/{}".format(
time,
value['coredns']['localhost:9153']['go_memstats_gc_sys_bytes'],
value['prometheus']['localhost:9090']['go_memstats_gc_sys_bytes']))
Time Series CoreDNS/Prometheus Comparision: 2020-03-03 22:35:17: 2385920.0/2775040.0 2020-03-03 22:35:18: 2385920.0/2775040.0 2020-03-03 22:35:19: 2385920.0/2775040.0 2020-03-03 22:35:20: 2385920.0/2775040.0 2020-03-03 22:35:21: 2385920.0/2775040.0
Dataset dibuat siap untuk diteruskan ke tf.keras langsung untuk tujuan pelatihan atau kesimpulan sekarang.
Gunakan Dataset untuk pelatihan model
Dengan metrik Dataset dibuat, dimungkinkan untuk secara langsung meneruskan Dataset ke tf.keras untuk pelatihan model atau inferensi.
Untuk keperluan demo, tutorial ini hanya akan menggunakan model LSTM yang sangat sederhana dengan 1 fitur dan 2 langkah sebagai input:
n_steps, n_features = 2, 1
simple_lstm_model = tf.keras.models.Sequential([
tf.keras.layers.LSTM(8, input_shape=(n_steps, n_features)),
tf.keras.layers.Dense(1)
])
simple_lstm_model.compile(optimizer='adam', loss='mae')
Dataset yang akan digunakan adalah nilai 'go_memstats_sys_bytes' untuk CoreDNS dengan 10 sampel. Namun, karena jendela geser jendela window=n_steps dan shift=1 terbentuk, sampel tambahan diperlukan (untuk setiap dua elemen window=n_steps , yang pertama diambil sebagai x dan yang kedua diambil sebagai y untuk pelatihan). Totalnya adalah 10 + n_steps - 1 + 1 = 12 detik.
Nilai data juga diskalakan ke [0, 1] .
n_samples = 10
dataset = tfio.experimental.IODataset.from_prometheus(
"go_memstats_sys_bytes", n_samples + n_steps - 1 + 1, endpoint="http://localhost:9090")
# take go_memstats_gc_sys_bytes from coredns job
dataset = dataset.map(lambda _, v: v['coredns']['localhost:9153']['go_memstats_sys_bytes'])
# find the max value and scale the value to [0, 1]
v_max = dataset.reduce(tf.constant(0.0, tf.float64), tf.math.maximum)
dataset = dataset.map(lambda v: (v / v_max))
# expand the dimension by 1 to fit n_features=1
dataset = dataset.map(lambda v: tf.expand_dims(v, -1))
# take a sliding window
dataset = dataset.window(n_steps, shift=1, drop_remainder=True)
dataset = dataset.flat_map(lambda d: d.batch(n_steps))
# the first value is x and the next value is y, only take 10 samples
x = dataset.take(n_samples)
y = dataset.skip(1).take(n_samples)
dataset = tf.data.Dataset.zip((x, y))
# pass the final dataset to model.fit for training
simple_lstm_model.fit(dataset.batch(1).repeat(10), epochs=5, steps_per_epoch=10)
Train for 10 steps Epoch 1/5 10/10 [==============================] - 2s 150ms/step - loss: 0.8484 Epoch 2/5 10/10 [==============================] - 0s 10ms/step - loss: 0.7808 Epoch 3/5 10/10 [==============================] - 0s 10ms/step - loss: 0.7102 Epoch 4/5 10/10 [==============================] - 0s 11ms/step - loss: 0.6359 Epoch 5/5 10/10 [==============================] - 0s 11ms/step - loss: 0.5572 <tensorflow.python.keras.callbacks.History at 0x7f1758f3da90>
Model terlatih di atas pada kenyataannya tidak terlalu berguna, karena server CoreDNS yang telah disiapkan dalam tutorial ini tidak memiliki beban kerja apa pun. Namun, ini adalah pipa kerja yang dapat digunakan untuk memuat metrik dari server produksi yang sebenarnya. Model kemudian dapat ditingkatkan untuk memecahkan masalah dunia nyata otomatisasi devops.