צינור TFX פשוט עבור צינורות Vertex

הצג באתר TensorFlow.org הפעל בגוגל קולאב צפה במקור ב-GitHub הורד מחברת הפעל ב-Google Cloud Vertex AI Workbench

הדרכה מבוססת מחברת זו תיצור צינור TFX פשוט ותפעיל אותו באמצעות Google Cloud Vertex Pipelines. מחברת זו מבוססת על צינור TFX שבנינו במדריך פשוט TFX Pipeline . אם אינך מכיר את TFX ועדיין לא קראת את המדריך הזה, עליך לקרוא אותו לפני שתמשיך עם המחברת הזו.

Google Cloud Vertex Pipelines עוזר לך לבצע אוטומציה, לפקח ולנהל את מערכות ה-ML שלך על ידי תזמורת זרימת העבודה שלך ב-ML בצורה ללא שרת. אתה יכול להגדיר את צינורות ה-ML שלך באמצעות Python עם TFX, ולאחר מכן לבצע את הצינורות שלך ב-Google Cloud. עיין במבוא של Vertex Pipelines כדי ללמוד עוד על Vertex Pipelines.

מחברת זו מיועדת להפעלה ב- Google Colab או ב- AI Platform Notebooks . אם אינך משתמש באחד מאלה, תוכל פשוט ללחוץ על כפתור "הפעל ב-Google Colab" למעלה.

להכין

לפני שתפעיל מחברת זו, ודא שיש לך את הדברים הבאים:

אנא עיין בתיעוד של Vertex כדי להגדיר את פרויקט ה-GCP שלך בהמשך.

התקן חבילות python

נתקין חבילות Python הנדרשות כולל TFX ו-KFP כדי ליצור צינורות ML ולהגיש עבודות ל-Vertex Pipelines.

# Use the latest version of pip.
pip install --upgrade pip
pip install --upgrade "tfx[kfp]<2"

הפעלת מחדש את זמן הריצה?

אם אתה משתמש ב-Google Colab, בפעם הראשונה שאתה מפעיל את התא שלמעלה, עליך להפעיל מחדש את זמן הריצה על ידי לחיצה מעל לחצן "התחל ריצה מחדש" או שימוש בתפריט "זמן ריצה > הפעל מחדש זמן ריצה...". זה בגלל האופן שבו קולאב טוען חבילות.

אם אינך ב-Colab, תוכל להפעיל מחדש את זמן הריצה עם התא הבא.

# docs_infra: no_execute
import sys
if not 'google.colab' in sys.modules:
  # Automatically restart kernel after installs
  import IPython
  app = IPython.Application.instance()
  app.kernel.do_shutdown(True)

היכנס ל-Google עבור מחברת זו

אם אתה מפעיל מחברת זו ב-Colab, בצע אימות עם חשבון המשתמש שלך:

import sys
if 'google.colab' in sys.modules:
  from google.colab import auth
  auth.authenticate_user()

אם אתה משתמש ב-AI Platform Notebooks , בצע אימות עם Google Cloud לפני הפעלת הסעיף הבא, על ידי הפעלת

gcloud auth login

בחלון המסוף (שאותו ניתן לפתוח דרך קובץ > חדש בתפריט). אתה צריך לעשות זאת רק פעם אחת בכל מופע של מחברת.

בדוק את גרסאות החבילה.

import tensorflow as tf
print('TensorFlow version: {}'.format(tf.__version__))
from tfx import v1 as tfx
print('TFX version: {}'.format(tfx.__version__))
import kfp
print('KFP version: {}'.format(kfp.__version__))

TensorFlow version: 2.7.1
TFX version: 1.6.0
KFP version: 1.8.11

הגדר משתנים

אנו נגדיר כמה משתנים המשמשים להתאמה אישית של הצינורות להלן. יש צורך במידע הבא:

הזן את הערכים הדרושים בתא למטה לפני הפעלתו .

GOOGLE_CLOUD_PROJECT = ''     # <--- ENTER THIS
GOOGLE_CLOUD_REGION = ''      # <--- ENTER THIS
GCS_BUCKET_NAME = ''          # <--- ENTER THIS

if not (GOOGLE_CLOUD_PROJECT and GOOGLE_CLOUD_REGION and GCS_BUCKET_NAME):
    from absl import logging
    logging.error('Please set all required parameters.')

ERROR:absl:Please set all required parameters.

הגדר את gcloud לשימוש בפרויקט שלך.

gcloud config set project {GOOGLE_CLOUD_PROJECT}

ERROR: (gcloud.config.set) argument VALUE: Must be specified.
Usage: gcloud config set SECTION/PROPERTY VALUE [optional flags]
  optional flags may be  --help | --installation

For detailed information on this command and its flags, run:
  gcloud config set --help

PIPELINE_NAME = 'penguin-vertex-pipelines'

# Path to various pipeline artifact.
PIPELINE_ROOT = 'gs://{}/pipeline_root/{}'.format(
    GCS_BUCKET_NAME, PIPELINE_NAME)

# Paths for users' Python module.
MODULE_ROOT = 'gs://{}/pipeline_module/{}'.format(
    GCS_BUCKET_NAME, PIPELINE_NAME)

# Paths for input data.
DATA_ROOT = 'gs://{}/data/{}'.format(GCS_BUCKET_NAME, PIPELINE_NAME)

# This is the path where your model will be pushed for serving.
SERVING_MODEL_DIR = 'gs://{}/serving_model/{}'.format(
    GCS_BUCKET_NAME, PIPELINE_NAME)

print('PIPELINE_ROOT: {}'.format(PIPELINE_ROOT))

PIPELINE_ROOT: gs:///pipeline_root/penguin-vertex-pipelines

הכן נתונים לדוגמה

אנו נשתמש באותו מערך נתונים של Palmer Penguins כמו Simple TFX Pipeline Tutorial .

ישנן ארבע תכונות מספריות במערך נתונים זה שכבר נורמלו לטווח [0,1]. נבנה מודל סיווג אשר חוזה את species הפינגווינים.

אנחנו צריכים ליצור עותק משלנו של מערך הנתונים. מכיוון ש-TFX ExampleGen קורא קלט מספריה, עלינו ליצור ספרייה ולהעתיק אליה מערך נתונים ב-GCS.

gsutil cp gs://download.tensorflow.org/data/palmer_penguins/penguins_processed.csv {DATA_ROOT}/

InvalidUrlError: Cloud URL scheme should be followed by colon and two slashes: "://". Found: "gs:///data/penguin-vertex-pipelines/".

עיין במהירות בקובץ ה-CSV.

gsutil cat {DATA_ROOT}/penguins_processed.csv | head

InvalidUrlError: Cloud URL scheme should be followed by colon and two slashes: "://". Found: "gs:///data/penguin-vertex-pipelines/penguins_processed.csv".

צור צינור

צינורות TFX מוגדרים באמצעות ממשקי API של Python. נגדיר צינור שמורכב משלושה רכיבים, CsvExampleGen, Trainer ו-Pusher. הגדרת הצינור והמודל זהה כמעט ל- Simple TFX Pipeline Tutorial .

ההבדל היחיד הוא שאנחנו לא צריכים להגדיר metadata_connection_config המשמש לאיתור מסד נתונים של ML Metadata . מכיוון ש-Vertex Pipelines משתמש בשירות מטא נתונים מנוהל, המשתמשים לא צריכים לטפל בו, ואנחנו לא צריכים לציין את הפרמטר.

לפני הגדרת הצינור בפועל, עלינו לכתוב תחילה קוד דגם עבור רכיב ה-Trainer.

כתוב קוד דגם.

נשתמש באותו קוד דגם כמו במדריך Simple TFX Pipeline .

_trainer_module_file = 'penguin_trainer.py'

%%writefile {_trainer_module_file}

# Copied from https://www.tensorflow.org/tfx/tutorials/tfx/penguin_simple

from typing import List
from absl import logging
import tensorflow as tf
from tensorflow import keras
from tensorflow_transform.tf_metadata import schema_utils


from tfx import v1 as tfx
from tfx_bsl.public import tfxio

from tensorflow_metadata.proto.v0 import schema_pb2

_FEATURE_KEYS = [
    'culmen_length_mm', 'culmen_depth_mm', 'flipper_length_mm', 'body_mass_g'
]
_LABEL_KEY = 'species'

_TRAIN_BATCH_SIZE = 20
_EVAL_BATCH_SIZE = 10

# Since we're not generating or creating a schema, we will instead create
# a feature spec.  Since there are a fairly small number of features this is
# manageable for this dataset.
_FEATURE_SPEC = {
    **{
        feature: tf.io.FixedLenFeature(shape=[1], dtype=tf.float32)
           for feature in _FEATURE_KEYS
       },
    _LABEL_KEY: tf.io.FixedLenFeature(shape=[1], dtype=tf.int64)
}


def _input_fn(file_pattern: List[str],
              data_accessor: tfx.components.DataAccessor,
              schema: schema_pb2.Schema,
              batch_size: int) -> tf.data.Dataset:
  """Generates features and label for training.

  Args:
    file_pattern: List of paths or patterns of input tfrecord files.
    data_accessor: DataAccessor for converting input to RecordBatch.
    schema: schema of the input data.
    batch_size: representing the number of consecutive elements of returned
      dataset to combine in a single batch

  Returns:
    A dataset that contains (features, indices) tuple where features is a
      dictionary of Tensors, and indices is a single Tensor of label indices.
  """
  return data_accessor.tf_dataset_factory(
      file_pattern,
      tfxio.TensorFlowDatasetOptions(
          batch_size=batch_size, label_key=_LABEL_KEY),
      schema=schema).repeat()


def _make_keras_model() -> tf.keras.Model:
  """Creates a DNN Keras model for classifying penguin data.

  Returns:
    A Keras Model.
  """
  # The model below is built with Functional API, please refer to
  # https://www.tensorflow.org/guide/keras/overview for all API options.
  inputs = [keras.layers.Input(shape=(1,), name=f) for f in _FEATURE_KEYS]
  d = keras.layers.concatenate(inputs)
  for _ in range(2):
    d = keras.layers.Dense(8, activation='relu')(d)
  outputs = keras.layers.Dense(3)(d)

  model = keras.Model(inputs=inputs, outputs=outputs)
  model.compile(
      optimizer=keras.optimizers.Adam(1e-2),
      loss=tf.keras.losses.SparseCategoricalCrossentropy(from_logits=True),
      metrics=[keras.metrics.SparseCategoricalAccuracy()])

  model.summary(print_fn=logging.info)
  return model


# TFX Trainer will call this function.
def run_fn(fn_args: tfx.components.FnArgs):
  """Train the model based on given args.

  Args:
    fn_args: Holds args used to train the model as name/value pairs.
  """

  # This schema is usually either an output of SchemaGen or a manually-curated
  # version provided by pipeline author. A schema can also derived from TFT
  # graph if a Transform component is used. In the case when either is missing,
  # `schema_from_feature_spec` could be used to generate schema from very simple
  # feature_spec, but the schema returned would be very primitive.
  schema = schema_utils.schema_from_feature_spec(_FEATURE_SPEC)

  train_dataset = _input_fn(
      fn_args.train_files,
      fn_args.data_accessor,
      schema,
      batch_size=_TRAIN_BATCH_SIZE)
  eval_dataset = _input_fn(
      fn_args.eval_files,
      fn_args.data_accessor,
      schema,
      batch_size=_EVAL_BATCH_SIZE)

  model = _make_keras_model()
  model.fit(
      train_dataset,
      steps_per_epoch=fn_args.train_steps,
      validation_data=eval_dataset,
      validation_steps=fn_args.eval_steps)

  # The result of the training should be saved in `fn_args.serving_model_dir`
  # directory.
  model.save(fn_args.serving_model_dir, save_format='tf')

Writing penguin_trainer.py

העתק את קובץ המודול ל-GCS שניתן לגשת אליו ממרכיבי הצינור. מכיוון שאימון מודלים מתרחש ב-GCP, עלינו להעלות את הגדרת המודל הזו.

אחרת, ייתכן שתרצה לבנות תמונת מיכל הכוללת את קובץ המודול ולהשתמש בתמונה כדי להפעיל את הצינור.

gsutil cp {_trainer_module_file} {MODULE_ROOT}/

InvalidUrlError: Cloud URL scheme should be followed by colon and two slashes: "://". Found: "gs:///pipeline_module/penguin-vertex-pipelines/".

כתוב הגדרת צינור

נגדיר פונקציה ליצירת צינור TFX.

# Copied from https://www.tensorflow.org/tfx/tutorials/tfx/penguin_simple and
# slightly modified because we don't need `metadata_path` argument.

def _create_pipeline(pipeline_name: str, pipeline_root: str, data_root: str,
                     module_file: str, serving_model_dir: str,
                     ) -> tfx.dsl.Pipeline:
  """Creates a three component penguin pipeline with TFX."""
  # Brings data into the pipeline.
  example_gen = tfx.components.CsvExampleGen(input_base=data_root)

  # Uses user-provided Python function that trains a model.
  trainer = tfx.components.Trainer(
      module_file=module_file,
      examples=example_gen.outputs['examples'],
      train_args=tfx.proto.TrainArgs(num_steps=100),
      eval_args=tfx.proto.EvalArgs(num_steps=5))

  # Pushes the model to a filesystem destination.
  pusher = tfx.components.Pusher(
      model=trainer.outputs['model'],
      push_destination=tfx.proto.PushDestination(
          filesystem=tfx.proto.PushDestination.Filesystem(
              base_directory=serving_model_dir)))

  # Following three components will be included in the pipeline.
  components = [
      example_gen,
      trainer,
      pusher,
  ]

  return tfx.dsl.Pipeline(
      pipeline_name=pipeline_name,
      pipeline_root=pipeline_root,
      components=components)

הפעל את הצינור ב-Vertex Pipelines.

השתמשנו LocalDagRunner שפועל על סביבה מקומית במדריך Simple TFX Pipeline . TFX מספק מתזמרים מרובים להפעיל את הצינור שלך. במדריך זה נשתמש ב-Vertex Pipelines יחד עם ה-Dag Runner Kubeflow V2.

אנחנו צריכים להגדיר רץ כדי להפעיל את הצינור בפועל. אתה תרכיב את הצינור שלך לפורמט הגדרת הצינור שלנו באמצעות ממשקי API של TFX.

import os

PIPELINE_DEFINITION_FILE = PIPELINE_NAME + '_pipeline.json'

runner = tfx.orchestration.experimental.KubeflowV2DagRunner(
    config=tfx.orchestration.experimental.KubeflowV2DagRunnerConfig(),
    output_filename=PIPELINE_DEFINITION_FILE)
# Following function will write the pipeline definition to PIPELINE_DEFINITION_FILE.
_ = runner.run(
    _create_pipeline(
        pipeline_name=PIPELINE_NAME,
        pipeline_root=PIPELINE_ROOT,
        data_root=DATA_ROOT,
        module_file=os.path.join(MODULE_ROOT, _trainer_module_file),
        serving_model_dir=SERVING_MODEL_DIR))

ניתן להגיש את קובץ ההגדרות שנוצר באמצעות לקוח kfp.

# docs_infra: no_execute
from google.cloud import aiplatform
from google.cloud.aiplatform import pipeline_jobs

aiplatform.init(project=GOOGLE_CLOUD_PROJECT, location=GOOGLE_CLOUD_REGION)

job = pipeline_jobs.PipelineJob(template_path=PIPELINE_DEFINITION_FILE,
                                display_name=PIPELINE_NAME)
job.run(sync=False)

עכשיו אתה יכול לבקר ב'Vertex AI > Pipelines' ב- Google Cloud Console כדי לראות את ההתקדמות.