Python으로 딥러닝하기|MLOps 맛보기 using MLFLow

mlfow Document: https://mlflow.org/docs/latest/index.html

mlfow git repo: https://github.com/mlflow/mlflow.git

 

MLOps는 왜 해야할까?

💡 MLOps(Machine Learning Operations)는 머신러닝 모델의 프로덕션 돌입까지의 과정에서 프로세스를 간소화하고, 이를 유지 관리 및 모니터링하는 데 주안점을 둔 운영 원칙이다. 출처: https://www.databricks.com/kr/glossary/mlops

 

"연구실 밖으로 나온 모델"

참고: https://www.youtube.com/watch?v=DRIEKB9smBY&t=4624s

Step1. 다른 사람들이 모델을 사용할 수 있게 하고 싶어 ⇒ API를 이용하자!

• tensorflow serving with API 테스트했던 이전 블로그 글: Tensorflow serving(Rest API) with Docker
• pytorch 모델 serving 테스트했던 이전 블로그 글: Custom Model TorchServing 성공기

Step2. 이용자가 많아져서 로드 밸런스, 노드 스케일링이 필요하네? ⇒ Software Engineer 에게 Help하자!

Step3. ML 프로젝트에서 Data Scientist 와 Software Engineer의 목표가 다를 수 있다!

• Data Scientist: 다양한 실험을 통해 더 좋은 성능을 가진 모델을 개발 및 데이터 분석하는 것이 목표
• Software Engineer: 안정적이고 확장 가능한 시스템을 구축하고 유지 관리, 성능 최적화하는 것이 목표

⇒ MLOps 를 사용하자! 데이터 사이언티스트와 소프트웨어 엔지니어에게 협업 환경을 제공하여 실험 추적, 모델 관리 등 머신러닝의 수명 주기 및 운영을 간단하게 수행할 수 있게 해준다.

 

MLflow란?

참고: https://www.databricks.com/kr/product/managed-mlflow

💡  MLflow는 머신러닝 프로젝트의 라이프 사이클 관리를 위한 오픈 소스 플랫폼이다.

source: https://www.databricks.com/blog/2020/04/15/databricks-extends-mlflow-model-registry-with-enterprise-features.html

1. MLflow Tracking: 실험에서 사용된 데이터를 기록하고 조회할 수 있다. (UI 제공)
   • 저장 가능한 데이터: parameters, code version, metrics, model environments dependencies, model artifacts(ex, image, parquet files)
   • Tags: 실험에 임의의 tag를 달아 필터를 걸어 찾아볼 수 있다.
2. MLflow Models: 다양한 ML 라이브러리로 훈련된 모델을 패키징하기 위한 표준 형식
   • Flavor: 모델 아티팩트를 저장하고 로드하기 위한 표준 형식⇒ 라이브러리에 관계없이 동일한 인터페이스를 통해서 모델 로드할 수 있다.
   • ex) “python_function” Flaver는 python 함수로 모델을 저장하고 로드할 때 사용됨
   • tensorflow와 pytorch 모델 coversion test를 했던 이전 블로그 글 (어려웠던 경험)
     • Model Conversion between Tensorflow and Pytorch
3. MLflow Model Registry: 중앙 모델 저장소
   • 참고: versioning, stage transitions, annotations와 같은 metadata도 포함하여 저장
4. MLflow Projects: 코드를 실행하는데 사용되는 Environment를 지정할 수 있다. (conda, docker 컨테이너 등)
5. MLflow Recipes

 

MLflow 어떻게 사용할까?

MLFlow로 모델 Lifecycle 관리

아래 작성한 예시 Code (API vs MLflow) : https://github.com/jaxgxxnxee/Mlflow-test/tree/master

Docker Compose 튜토리얼

Docker Compose 튜토리얼

 

0. Install MLflow

$ pip instatll mlflow
$ mlflow server \
    --host 0.0.0.0 \
    --port 5000

 

1. 프로젝트 생성하기 (iris_model Folder)

프로젝트 환경 정의

: conda, pyenv, docker 가능

 

MLproject : 프로젝트 정의서

name: sklearn_iris_example

conda_env: conda.yaml

entry_points:
  main:
    parameters:
      random_state: {type: int, default: 0}  # 여기서 param을 조절하면서 테스트함
    command: "python iris_model.py {random_state}"

 

conda.yaml: conda환경을 사용하기 위해 miniconda 먼저 설치 해야함

name: sklearn_iris_example

channels:
  - defaults

dependencies:
  - python=3.7
  - numpy
  - pandas
  - scikit-learn
  - pip
  - pip:
    - mlflow

ref: https://conda.io/projects/conda/en/latest/user-guide/tasks/manage-environments.html#create-env-file-manually

 

모델 parmeter, metric 등 기록 대상 정의

iris_model.py

import mlflow
from mlflow.models.signature import infer_signature

from sklearn import datasets
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.linear_model import LogisticRegression
from sklearn.metrics import accuracy_score, recall_score, precision_score, f1_score
import json
import sys

## Load Dataset
random_state = int(sys.argv[1]) if len(sys.argv) > 1 else 0
iris_data = datasets.load_iris()
target_index = {i: target for i, target in enumerate(iris_data['target_names'])}
X, y = iris_data.data, iris_data.target
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=random_state)

## Train Dataset
clf = LogisticRegression(max_iter=10000)  # api생성시는 문제가 없었지만, 여기서는 max_iter를 늘리지 않으면 에러가 남
clf.fit(X_train, y_train)
y_predict = clf.predict(X_test)

## Logging
mlflow.log_param("random_state", random_state)

mlflow.log_metric("ac_sc", accuracy_score(y_test, y_predict))
mlflow.log_metric("rc_sc", recall_score(y_test, y_predict, average="weighted"))
mlflow.log_metric("pr_sc", precision_score(y_test, y_predict, average="weighted"))
mlflow.log_metric("f1_sc", f1_score(y_test, y_predict, average='micro'))

signature = infer_signature(X_test, y_predict)  # 꼭 해야하는 것은 아닌듯?
mlflow.sklearn.log_model(clf, "iris_classification", signature=signature)

with open('../s3/target_index.json', 'w') as f:  # 실제 s3는 api_key, password 환경설정 해야함, 여기서는 local에서 접근할 수 있는 공유폴더에 저장함
    json.dump(target_index, f)

 

2. 모델 실행하기

$ mlflow run iris_model

** issue: sklearn package관련 data memory 에러가 있었다 → 한 번 더 실행하니 되더라 (깔끔한 방법 다시 찾아봐야할듯)

model folder tree

• 참고: github에 올려둔 소스 바로 실행 가능하다고 함
  • $ mlflow run git@github.com:/{iris_model_path}.git

 

3. 훈련된 모델 Tracking하기

$ mlflow ui

UI

 

4. 모델 배포하기

$ mlflow models serve -m src/iris_model/mlruns/0/14b6f49e06ec4f029b87dbeeb7c36daf/artifacts/iris_classification -p 5001 -h 0.0.0.0  # host의 default는 127.0.0.1 이지만 다른 곳에서 접근하기 위해 0.0.0.0으로 변경함

• default flavor: python_function

 

5. 모델 호출

• **참고: pandas split을 꼭 사용해야 함

$ curl -X POST -H "Content-Type:application/json; format=pandas-split" --data '[{"columns": ["sepal length (cm)", "sepal width (cm)", "petal length (cm)", "petal width (cm)"], "data": [[5.1, 3.5, 1.4, 0.2]]}]' http://0.0.0.0:5002/invocations

result

 

 

Todo

• 모델 Tracking options
  • backend-store-url: setting 안하면 ui에서 models를 확인할 수 없음
  • https://mlflow.org/docs/latest/tracking.html
  • Tags
  • UI visualization
• 모델 배포
  • custom predict function
  • serve with Cloud service
  • https://www.databricks.com/product/managed-mlflow

 

활용 사례

MLflow를 이용한 머신러닝 프로젝트 관리. 박선준-PyCon Korea2021