《Ai学习笔记》-模型集成部署

news2024/10/6 8:27:02

后续大多数模型提升速度和精度：

提升速度：

-知识蒸馏，以distillBert和tinyBert为代表

-神经网络优化技巧。prune来剪裁多余的网络节点，混合精度（fp32和fp26混合来降低计算精度从从而实现速度的提升）

提升精度：

-增强算力。Roberta

-改进网络。xlnet，利用transformer-xl

-多任务学习（ensemble）

DistillBERT

DistilBERT, a distilled version of BERT: smaller, faster, cheaper andlighter HuggingFace

原因：

模型：应用到线上服务对服务的计算资源要求非常高

效果：对transformer进行了知识蒸馏，得到了一个只有原始模型40%大小的学生模型，并且在下游任务上的效果和教室模型相差不多，并且inference的时间是之前的60%

使用Bert-base作为teacher model

-在12层Transformer-encoder的基础上每2层中去掉一层，减少到6层，每一层用teacher model对应层的参数初始化。

-去掉了token type embedding和pooler。

-利用teacher model的soft target和teacher model的隐层参数来训练student model.

目的：在精度损失不大的情况下压缩模型大小提高其推理速度，更适应线上应用满足业务需求。

完整的大模型在线项目流程：

为什么要部署？

模型的服务方式

模型的服务方式主要分为离线预测和在线预测两大类，这两种服务方式各有特点，适用于不同的场景需求。下面详细解释这两种服务方式：

离线预测

定义： 离线预测是指在非实时的环境下，对历史数据或批量数据进行模型预测。这种预测方式通常在数据处理和分析阶段使用，不直接响应即时查询或请求。

特点：

数据处理量大： 适合处理大量历史数据或大数据集，可以在计算资源相对充裕的时间段（如夜间）运行。
不实时： 预测结果不是立即生成，不需要实时响应用户请求，因此对延迟要求不高。
资源调度灵活： 可以利用闲时计算资源进行批处理，成本效益较高。
适用场景： 适用于数据分析、市场趋势预测、报表生成、用户行为分析等不需要即时反馈的场景。

在线预测

定义： 在线预测是指模型部署在服务器上，能够实时接收输入数据并迅速返回预测结果的一种服务方式。它强调低延迟和高可用性，以支持即时决策。

特点：

实时性： 能够立即响应用户的查询或请求，提供即时预测结果，适用于需要快速反馈的场景。
低延迟： 对系统的响应时间有严格要求，需要高效的计算能力和优化的算法设计来保证用户体验。
资源要求高： 需要持续运行的计算资源和高效的数据传输能力，以应对不确定的并发访问压力。
适用场景： 适用于推荐系统、实时交易分析、欺诈检测、语音识别、自动驾驶等需要即时决策的场景。

总结

选择离线预测还是在线预测，主要取决于应用场景对时效性的要求、数据处理规模以及资源成本的考量。离线预测适用于大数据量的批处理分析，而在线预测则更侧重于实时交互和服务响应。在实际应用中，两者往往结合使用，比如先通过离线预测进行模型训练和参数优化，然后将模型部署为在线服务，以满足不同业务场景的需求。

部署方式：

1.server framework + deeplearning framework api

2.server framework+ deeplearning serving

Server Framework (服务器框架)

服务器框架是构建应用程序后端的核心，它提供了处理网络请求、数据处理、安全控制及与其他系统交互的能力。常见的服务器框架包括但不限于：

Flask / Django (Python): Flask以其轻量级和灵活性著称，适合快速搭建小型服务；Django则是一个功能全面的高级Web框架，适合构建大型项目，自带ORM、模板引擎等。
Express.js (Node.js): 适用于快速构建Web应用和服务的轻量级框架，特别适合开发RESTful APIs。
Spring Boot (Java): 面向Java平台，简化了新Spring应用的初始搭建以及开发过程，提供了默认配置来快速运行应用程序。

Deep Learning Framework API / Serving

这部分专注于如何高效、可靠地部署和管理深度学习模型，确保模型能够在生产环境中实时响应预测请求。关键技术和框架包括：

TensorFlow Serving: 专为TensorFlow模型设计的高性能服务系统，支持模型版本管理、高效加载和低延迟预测服务。
PyTorch Serving: 类似于TensorFlow Serving，针对PyTorch模型，旨在简化从研究到生产的路径，提供动态加载模型、版本控制等功能。
ONNX Runtime: 开放神经网络交换(ONNX)格式的支持工具，允许模型在不同框架间转换，并高效执行，支持TensorFlow、PyTorch等多种模型格式。

综合部署方式

结合这两部分，一个典型的部署流程可能如下：

模型训练: 使用TensorFlow、PyTorch等框架训练模型。
模型转换与优化: 如有必要，将模型转换为通用格式如ONNX，进行优化以提高推理速度。
部署准备: 利用Server Framework（如Flask）搭建后端服务，配置API端点。
集成Deep Learning Serving: 将训练好的模型通过TensorFlow Serving或类似服务部署，确保模型加载至服务器内存，准备接受预测请求。
接口对接: 通过Server Framework的API调用Deep Learning Serving中的模型接口，处理客户端请求，将预测结果返回给前端应用或客户端。

这样的架构设计既充分利用了深度学习框架的强大功能，又通过服务器框架的灵活性和可扩展性保证了服务的稳定性和效率，是实现复杂AI应用部署的优选方案。

算法人员思考问题维度：

-长耗时操作

-一次性操作

-接口控制

-处理时长

-模型大小

-服务降级策略

-回滚兼容策略

-实验方式

-多模型并行或者串行

部署架构参考

python Server Framework & model API

Flask(灵活，轻量级，插件多)

Tornado(异步，速度快，插件少)

Django(全能，重，大型项目)

Python API实验、训练

Python/C++ API部署、预测

Bert-as-service & Tf-serving

https://github.com/hanxiao/bert-as-service

https://github.com/tensorflow/serving

https://www.tensorflow.org/tfx/guide/serving

可以基于docker来部署

tensorflow-模型容器化

是的，TensorFlow 主要是为了构建和运行机器学习模型而设计的。它是Google开发的一个开源软件库，特别强大于深度学习领域。TensorFlow 提供了一系列工具和库，帮助开发者完成以下任务：

构建模型：你可以使用 TensorFlow 来定义各种机器学习模型，无论是简单的线性模型还是复杂的深度神经网络。通过组合不同的层、激活函数和损失函数，你可以创建出定制化的模型来解决特定问题。
训练模型：TensorFlow 支持数据的导入、预处理，并提供了多种优化算法来训练模型。它利用反向传播和自动微分来高效地更新模型参数，以最小化损失函数。
评估与调整：模型训练完成后，你可以使用 TensorFlow 测试模型性能，进行验证，并根据需要调整模型参数或结构以优化结果。
部署模型：TensorFlow 支持将训练好的模型部署到服务器、移动设备或网页应用中，进行实时或批量预测。
分布式计算：TensorFlow 支持分布式训练，能够在多个GPU或TPU上并行运行，大大加快训练速度。
高级特性：除了基础功能，TensorFlow 还包括诸如模型优化、模型服务、可视化工具（如TensorBoard）等高级特性，便于模型的调试、监控和优化。