Pipa TFX Sederhana untuk Pipa Vertex

Lihat di TensorFlow.org Jalankan di Google Colab Lihat sumber di GitHub Unduh buku catatan Jalankan di Google Cloud Vertex AI Workbench

Tutorial berbasis notebook ini akan membuat pipeline TFX sederhana dan menjalankannya menggunakan Google Cloud Vertex Pipelines. Notebook ini didasarkan pada pipeline TFX yang kami buat di Tutorial Pipeline TFX Sederhana . Jika Anda tidak terbiasa dengan TFX dan Anda belum membaca tutorial itu, Anda harus membacanya sebelum melanjutkan dengan notebook ini.

Google Cloud Vertex Pipelines membantu Anda mengotomatiskan, memantau, dan mengatur sistem ML Anda dengan mengatur alur kerja ML Anda tanpa server. Anda dapat menentukan pipeline ML menggunakan Python dengan TFX, lalu menjalankan pipeline Anda di Google Cloud. Lihat pengantar Vertex Pipelines untuk mempelajari lebih lanjut tentang Vertex Pipelines.

Notebook ini dimaksudkan untuk dijalankan di Google Colab atau di AI Platform Notebook . Jika Anda tidak menggunakan salah satunya, Anda cukup mengeklik tombol "Jalankan di Google Colab" di atas.

Mempersiapkan

Sebelum Anda menjalankan buku catatan ini, pastikan Anda memiliki hal berikut:

Lihat dokumentasi Vertex untuk mengonfigurasi project GCP Anda lebih lanjut.

Instal paket python

Kami akan menginstal paket Python yang diperlukan termasuk TFX dan KFP untuk membuat pipeline ML dan mengirimkan pekerjaan ke Vertex Pipelines.

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

Apakah Anda me-restart runtime?

Jika Anda menggunakan Google Colab, pertama kali menjalankan sel di atas, Anda harus memulai ulang runtime dengan mengeklik tombol "RESTART RUNTIME" di atas atau menggunakan menu "Runtime > Restart runtime ...". Ini karena cara Colab memuat paket.

Jika Anda tidak menggunakan Colab, Anda dapat memulai ulang runtime dengan sel berikut.

# 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)

Masuk ke Google untuk buku catatan ini

Jika Anda menjalankan notebook ini di Colab, autentikasi dengan akun pengguna Anda:

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

Jika Anda menggunakan AI Platform Notebooks , autentikasi dengan Google Cloud sebelum menjalankan bagian berikutnya, dengan menjalankan

gcloud auth login

di jendela Terminal (yang dapat Anda buka melalui File > New di menu). Anda hanya perlu melakukan ini sekali per instance notebook.

Periksa versi paket.

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

Mengatur variabel

Kami akan menyiapkan beberapa variabel yang digunakan untuk menyesuaikan jalur pipa di bawah ini. Informasi berikut diperlukan:

Masukkan nilai yang diperlukan dalam sel di bawah ini sebelum menjalankannya .

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.

Setel gcloud untuk menggunakan proyek Anda.

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

Siapkan contoh data

Kami akan menggunakan dataset Palmer Penguins yang sama dengan Tutorial Pipeline TFX Sederhana .

Terdapat empat fitur numerik pada dataset ini yang telah dinormalisasi dengan range [0,1]. Kami akan membangun model klasifikasi yang memprediksi species penguin.

Kita perlu membuat salinan dataset kita sendiri. Karena TFX ExampleGen membaca input dari direktori, kita perlu membuat direktori dan menyalin dataset ke dalamnya di 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/".

Lihat sekilas file 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".

Buat saluran pipa

Pipa TFX ditentukan menggunakan API Python. Kita akan mendefinisikan pipeline yang terdiri dari tiga komponen, CsvExampleGen, Trainer dan Pusher. Definisi pipeline dan model hampir sama dengan Tutorial Pipeline TFX Sederhana .

Satu-satunya perbedaan adalah kita tidak perlu menyetel metadata_connection_config yang digunakan untuk mencari basis data Metadata ML . Karena Vertex Pipelines menggunakan layanan metadata terkelola, pengguna tidak perlu mengurusnya, dan kita tidak perlu menentukan parameternya.

Sebelum benar-benar mendefinisikan pipeline, kita perlu menulis kode model untuk komponen Trainer terlebih dahulu.

Tulis kode model.

Kami akan menggunakan kode model yang sama seperti pada Tutorial Pipa TFX Sederhana .

_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

Salin file modul ke GCS yang dapat diakses dari komponen pipeline. Karena pelatihan model terjadi di GCP, kita perlu mengupload definisi model ini.

Jika tidak, Anda mungkin ingin membuat image container termasuk file modul dan menggunakan image untuk menjalankan pipeline.

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/".

Tulis definisi pipa

Kami akan mendefinisikan fungsi untuk membuat pipa 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)

Jalankan pipeline di Vertex Pipelines.

Kami menggunakan LocalDagRunner yang berjalan di lingkungan lokal di Tutorial Pipa TFX Sederhana . TFX menyediakan banyak orkestra untuk menjalankan saluran Anda. Dalam tutorial ini kita akan menggunakan Vertex Pipelines bersama dengan dag runner Kubeflow V2.

Kita perlu mendefinisikan runner untuk benar-benar menjalankan pipeline. Anda akan mengkompilasi saluran Anda ke dalam format definisi saluran kami menggunakan TFX API.

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))

File definisi yang dihasilkan dapat dikirimkan menggunakan klien 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)

Sekarang Anda dapat mengunjungi 'Vertex AI > Pipelines' di Google Cloud Console untuk melihat perkembangannya.