Как готовить Triton: рецепты вашей собственной Inference-платформы

Привет, Хабр! Меня зовут Антон, я DevOps-инженер в команде Data/ML-продуктов Selectel. Если вам нужно запустить небольшой инференс одной ML-модели, можно взять команду бэкендеров, дать им эту модель, они обернут ее в эндпоинт — и готово. Достаточно короткого скрипта из нескольких строк на Python. Но что если нужно запускать несколько моделей, оптимизировать выполнение, работать с ансамблем моделей, задействовать CPU и GPU одновременно и т. д.? Все эти проблемы решает NVIDIA Triton Inference Server. Правда, он добавляет одну новую: разобраться с ним и его документацией — тот еще квест.

В статье посмотрим, насколько сложной задачей может оказаться создание собственного инференса и какие аспекты нужно учитывать. Научимся запускать различные форматы моделей, посмотрим на основные фичи Inference-платформы Selectel, запустим несколько популярных LLM и моделей, а также познакомимся со способами оптимизации конфигурации и проектирования интерфейса для модели.

Используете Terraform? Помогите нам сделать новый сервис лучше. Пройдите короткий опрос — мы выберем самые интересные кейсы и пригласим вас на онлайн-интервью. За участие — плюшевый Тирекс или бонусы на услуги Selectel.

Используйте навигацию, если не хотите читать текст целиком:
→ Немного предыстории
→ Демо Inference-платформы
→ Рецепты приготовления Triton Inference Server
→ Заключение

Немного предыстории

В конце 2024 года мы анонсировали новый продукт — частную инсталляцию Inference-платформы Selectel. За время проведения демонстраций, общения с клиентами и эксплуатации платформы мы пришли к вполне очевидному выводу — для работы с ней пользователям нужны туториалы и грамотные инструкции по NVIDIA Triton Inference Server. Сначала я написал небольшую книгу рецептов с туториалами по работе с Inference-платформой Selectel и NVIDIA Triton Inference Server в целом. Но сейчас очевидно, что нужно копнуть чуть глубже и датальнее разобрать примеры.

Кстати, подробная статья о миграции на Triton и о том, зачем нужен специализированный инференс-сервер, есть в документации NVIDIA. Правда, она на английском, но я уверен, вас это не остановит.

Мы же тем временем перейдем к разбору примеров работы с Inference-платформой и NVIDIA Triton Inference Server.

Демо Inference-платформы

В этой главе я расскажу о трех сценариях, которые мы показываем на демонстрации нашего продукта. Их можно воспроизвести у себя самостоятельно, обладая следующей инфраструктурой:

• Kubernetes,
• объектное хранилище — для модели,
• файловое хранилище — для кэша весов модели.

Также понадобятся ноды с GPU. Для их настройки можно использовать GPU-оператор. Как это сделать, я описывал в статье на Хабре. Также не забываем на шаблонах групп нод включить автоскейлинг! О нем тоже есть подробная статья.

Что касается слоя Application, нам понадобятся следующие сервисы.

• Prometheus Stack. Он поставит нам Grafana и Prometheus. В Prometheus мы будем собирать логи с наших «трайтонов», в Grafana — смотреть на дашборды. Helm-чарт можно взять из репозитория.
• Prometheus Adapter. Этот сервис конвертирует наши метрики Triton в кастомные метрики K8s. По метрикам будет происходить автоскейлинг. Helm-чарт доступен в репозитории.
• Istio. Он нужен для наших Ingress и Canary-деплоя. Создаем Virtual Service для наших трайтонов и перенаправляем трафик в нужные сервисы через единый балансировщик нагрузки. Helm-чарт также можно взять с GitHub.

Подробные примеры с кодом для каждого сценария лежат в директории нашего репозитория. Я же обозначу основные моменты в данной статье.

Для всех сценариев нужно задать конфигурацию для модели. Используем Falcon7b как базовый пример деплоя с бэкендом на Python. Структуру репозитория можно посмотреть на GitHub. Сам же пример был взят из другого репозитория — здесь мы хотели показать, как использовать бэкенд Python для работы с моделями с Hugging Face. Сейчас же лучше использовать формат VLLM или TensorRT, если вы хотите деплоить такие модели в продакшн.

Все файлы заливаем в объектное хранилище, например, утилитой Rclone. Заполним конфигурационный файл:

provider = other
env_auth = false
access_key_id = #сюда вставьте ваш access key от объектного хранилища
secret_access_key = #сюда вставьте ваш secret key от объектного хранилища
region = ru-1
endpoint = s3.ru-1.storage.selcloud.ru
```
И загрузим конфигурацию модели в бакет S3:
```
rclone copy model_repository/ selectel:<bucket_name>/model_repository

На этом базовая подготовка закончена, можно приступать к деплою Triton!

Базовый сценарий

Суть сценария заключается в получении эндпоинта из нашей модели.

Ничего сложного — просто получение эндпоинта HTTP/GRPC нашей модели.

Мы взяли за основу чарт с GitHub. Дописали работу с Istio, объектным и файловым хранилищами. Для своих опытов вы можете использовать пример от NVIDIA, в случае работы с нашей платформой — следуйте инструкциям в репозитории.

После деплоя вам будет доступен дашборд Grafana, где указываются статусы Triton, метрики насыщения, данные GPU, логи и трафик.

Дашборд Inference-платформы.

В целом, вы сами сможете реализовать такой дашборд с помощью этих референсов:

• дашборд Istio,
• дашборд DCGM,
• дашборд Triton.

Проверим работоспособность инференса:

Проверить работу инференса можно с помощью Curl.

В следующем сценарии рассмотрим, что будет с инференсом под нагрузкой.

Автоскейлинг

В этом сценарии мы подадим нагрузку на наш инференс-сервер. В values чарта укажем параметры автоскейлинга и таргет, по которому будет происходит масштабирование.

autoscaling:
    minReplicas: 1
    maxReplicas: 2
    metrics:
    - type: Pods
      pods:
        metric:
          name: avg_time_queue_us
        target:
          type: AverageValue
          averageValue: 1000000000m

Этапы автоскейлинга. Подробнее я описывал в статье об автоскейлинге инференса на GPU в Kubernetes.

Метрику avg_time_queue_us создает Prometheus-адаптер, используя формулу:

- seriesQuery: 'nv_inference_queue_duration_us{namespace!="",pod!=""}'
        resources:
          overrides:
            namespace:
              resource: "namespace"
            pod:
              resource: "pod"
        name:
          matches: "nv_inference_queue_duration_us"
          as: "avg_time_queue_us"
metricsQuery: 'avg(rate(nv_inference_queue_duration_us{<<.LabelMatchers>>}[30s])/(1+rate(nv_inference_request_success{<<.LabelMatchers>>}[30s]))) by (<<.GroupBy>>)'

Нагрузку я подаю с помощью утилиты perf_analzyer. Вы же можете использовать locust, k6 и другие инструменты нагрузочного тестирования. Отправим десять одновременных запросов от пользователей в течении 100 секунд.

perf_client -u $INFERENCE_URL -m falcon7b --input-data data.json -v --output-tensor-format=json --input-tensor-format=json --concurrency-range 10  -p 200000 --request-period 100

Как видно из графика, нагрузка уменьшилась в два раза после аллоцирования новой реплики.

Перейдем к последнему сценарию. Проверим возможность обновлять модели без даунтаймов.

Canary-деплой

Мы задеплоим две версии модели и подадим 90% трафика на первую версию, 10% — на вторую.

Канареечный деплой работает и для инференсов тоже.

В этом сценарии активно участвуют Istio и kiali. Istio перенаправляет трафик на нужные версии Triton. В нашем случае это отдельные инсталляции деплоймента в values.

После деплоя и подачи трафика на эндпоинт мы можем посмотреть анимацию трафика в kiali. В этом сервисе можно отслеживать статусы ошибок запросов на каждую версию, а также изменить процентное соотношение трафика.

Kiali предоставляет интерфейс для отслеживания трафика между версиями моделей.

В следующей главе мы рассмотрим альтернативные сценарии работы с Triton: как он работает с различными форматами моделей, популярными LLM и как можно подобрать оптимальный конфигурационный файл.

Рецепты приготовления Triton Inference Server

Итак, мы посмотрели, как работают основные фичи Inference-платформы Selectel. В этой главе расширим список доступных для нас функциональностей за счет использования ядра платформы Triton Inference Server.

Работа с различными форматами моделей

Я подготовил несколько примеров по использованию различных форматов моделей. Для каждого формата у Triton реализован отдельный бэкенд. Он также предоставляет возможность реализовывать свои бэкенды, если готовые не подходят.

• ONNX. Демонстрирует, как развернуть модель в формате ONNX на Triton Inference Server. ONNX позволяет обмениваться моделями между различными фреймворками, обеспечивая совместимость.
• OpenVINO. Показывает, как использовать OpenVINO для оптимизации и развертывания моделей на CPU-ресурсах. Это позволяет ускорять инференс на различных аппаратных платформах. Если нет GPU, это must have.
• TensorFlow. Пример развертывания модели TensorFlow в формате SavedModel. Это демонстрирует, как Triton может использовать популярные фреймворки для инференса.
• Python. Пример использования бэкенда на Python для выполнения пользовательской логики, такой как простая арифметическая операция. Это позволяет интегрировать пользовательские обработки данных и использовать библиотеки Python.
• PyTorch. Демонстрирует, как развернуть модель PyTorch на Triton Inference Server. PyTorch широко используется для исследований и разработки в области глубокого обучения.
• TensorRT. Пример использования TensorRT для оптимизации и развертывания моделей. Это позволяет значительно ускорить инференс на GPU,
• FIL backend. Позволяет работать с моделями на основе дерева решений. К сожалению, пока нет поддержки catboost.

Эти примеры предназначены для демонстрации гибкости Triton Inference Server в работе с различными форматами моделей и бэкендами, а также для предоставления практических примеров развертывания и использования моделей в различных сценариях.

Популярные модели и LLM — foundation models

Достаточно популярная на данный момент модель предоставления LLM as a Service — Foundation models. В Triton мы можем использовать два бэкенда: TensorRT LLM и vLLM.

• Первый запускает LLM в формате TensorRT и дает большую производительность (по бенчмаркам NVIDIA). Поддерживаемые модели можно найти в репозитории NVIDIA.
• Второй — удобный фреймворк для запуска инференса, который поддерживает многочисленный парк моделей. Их список доступен в документации vLLM.

Как выбрать между двумя? Если нужны удобство и большой парк моделей, выбирайте VLLM. Если в приоритете производительность инференса, но есть сложности в конфигурации, присмотритесь к TensorRT.

Для импорта конфигурации модели каждого из бэкендов я рекомендую использовать утилиту triton_cli. С помощью простых команд она создаст для вас конфигурацию как для VLLM, так и для TensorRT.

В наших рецептах есть примеры работы как с vLLM, так и с TensorRT для Whisper. Вы можете попробовать развернуть эти модели через Helm-чарт или в Docker-контейнере.

Также вы можете найти примеры с использованием импорта моделей из Hugging Face с помощью бэкенда Python и использованием Stable Diffusion, где реализован собственный бэкенд для работы с этой моделью в формате TensorRT.

Подбор оптимальной конфигурации инференса

При использовании Triton, возможно, вы задаетесь вопросом, как правильно подобрать формат модели и конфигурацию инференс-сервера. Как вы могли заметить, конфигураций бывает достаточно много. Концептуально я отвечал на этот вопрос в ретроспективе разработки нашей Inference-модели.

Как может выглядеть пайплайн поиска лучшего формата модели и конфигурации.

В нашем репозитории с рецептами я выделил два примера: с Model Navigator и Model Analyzer.

Model Navigator

Model Navigator — это инструмент для оптимизации и развертывания моделей глубокого обучения, разработанный для работы с NVIDIA GPU. Он автоматизирует процессы экспорта, конверсии, тестирования корректности и профилирования моделей, поддерживая такие фреймворки, как PyTorch, TensorFlow и ONNX. Model Navigator позволяет пользователям эффективно искать лучшие варианты развертывания моделей, предоставляя единый интерфейс для различных фреймворков.

Для подготовки моделей к эксплуатации на NVIDIA Triton Inference Server необходимо выполнить несколько действий.

1. Экспортировать модель. Преобразовать ее в один из поддерживаемых форматов, таких как ONNX или TensorRT.
2. Оптимизировать модель. Использовать Model Navigator для оптимизации модели, чтобы достичь максимальной производительности.
3. Создать конфигурацию модели. Определить конфигурацию для Triton, включая спецификации входных и выходных тензоров.
4. Развернуть модель. Использовать API Triton для добавления модели в репозиторий и развертывания на сервере.

Model Analyzer

Model Analyzer — это инструмент CLI, который поможет найти оптимальную конфигурацию на имеющемся оборудовании для одиночной, множественной, ансамблевой или BLS-модели, запущенной на Triton Inference Server. Сервис также генерирует отчеты, чтобы помочь лучше понять компромиссы различных конфигураций и их требования к вычислительным ресурсам и памяти. Он запускает несколько инференс-сервисов с Triton и подает нагрузку на них с помощью perf_client — утилиты для высоконагруженных тестов. Далее формирует отчет, в котором указана оптимальная конфигурация, где perf_client показал лучшую производительность.

Стоит отметить, что для подбора конфигурации LLM Model Analyzer работать не будет, для подробностей смотрите pull request. Разработчики рекомендуют для подбора конфигурации в этом случае использовать genai perf в режиме analyze.

User Interface

После деплоя модели в Infererence-платформу вы получается эндпоинт. Но это не конечное приложение для пользователей. Оно скорее нужно, если вы хотите предоставить им интерфейс для работы с моделями. Например, для личного ChatGPT это может быть OpenWebUI, а для собственного генератора картинок — Automatic1111.

Если рассматривать небольшие приложения, можно использовать несколько рецептов из нашего репозитория. Например, вы хотите создать Telegram-бота. Рецепт достаточно прост — деплоим Whisper в Inference-платформу, подключаем эндпоинт и самого бота. Теперь вам доступен транскибатор аудио даже без премиум-аккаунта в Telegram!

Сравниваем транскрибатор Telegram и наш собственный.

Также стоит упомянуть отличный фреймворк Gradio. Мы также подготовили рецепт его сборки для нашего эндпоинта. Он позволяет на Python достаточно просто создать интерфейс для взаимодействия с моделями.

Заключение

Как вы могли заметить, в текущей версии Inference-платформы нужно обладать навыками работы с Kubernetes. Она задумывалась как частная инсталляция в проект клиента с возможностью кастомизировать каждый параметр платформы под его нужды. Следовательно, инсталляция скорее всего подойдет в случаях, когда у вас есть команда инженеров, способных работать с K8s.

Сейчас мы разрабатываем PaaS-версии платформы, где первым этапом вы сможете запускать уже известные LLM по концепции foundation models. В этой версии вы не будете напрямую взаимодействовать с K8s — только через API и веб-интерфейс! И здесь мы ищем Gо-разработчика, который поможет нашей команде создать качественный продукт.