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TensorFlow-Serving的使用实战案例笔记(tf=1.4)

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悟乙己
发布2020-03-27 15:57:43
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发布2020-03-27 15:57:43
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文章被收录于专栏:素质云笔记素质云笔记

最近在测试一些通用模型+项目,包括:CLUE(tf+pytorch),bert4keras(keras), Kashgari(keras+tf)等。其中如果要部署的话,就有tensorflow-serving和flask的选择了。 这里刚好有一个非常好的实战例子,基于tensorflow 1.x的,比较全面。


在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

文章目录

  • 1 安装 TensorFlow Serving
  • 2 keras-H5格式转变为tensorflow-pb + 模型热更新
    • 2.1 keras-H5格式转变为tensorflow-pb
    • 2.2 热更新
  • 3 启动tensorflow_model_server
  • 4 测试 TensorFlow Serving 服务
  • 5 为什么需要 Flask 服务
  • 6 ts + flask 一键自动部署
  • 7 flask + ts的测试

参考博客:Deploying Keras models using TensorFlow Serving and Flask 中文版:使用 TensorFlow Serving 和 Flask 部署 Keras 模型 github:keras-and-tensorflow-serving 官方教程: TensorFlow Serving

具体细节直接看教程,来看几个关键内容。


1 安装 TensorFlow Serving

有几种启动ts的方式,docker也有tensorflow_model_server,笔者觉得后者比较省力。

代码语言:javascript
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$ apt install curl

$ echo "deb [arch=amd64] http://storage.googleapis.com/tensorflow-serving-apt stable tensorflow-model-server tensorflow-model-server-universal" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/tensorflow-serving.list && curl https://storage.googleapis.com/tensorflow-serving-apt/tensorflow-serving.release.pub.gpg | sudo apt-key add -

$ apt-get update

$ apt-get install tensorflow-model-server

$ tensorflow_model_server --version
TensorFlow ModelServer: 1.10.0-dev
TensorFlow Library: 1.11.0

$ python  --version
Python 3.6.6

从github:keras-and-tensorflow-serving中把代码都拉下来以备后用。

其中,

代码语言:javascript
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(tensorflow) ubuntu@Himanshu:~/Desktop/Medium/keras-and-tensorflow-serving$ tree -c
└── keras-and-tensorflow-serving
    ├── README.md
    ├── my_image_classifier
    │   └── 1
    │       ├── saved_model.pb
    │       └── variables
    │           ├── variables.data-00000-of-00001
    │           └── variables.index
    ├── test_images
    │   ├── car.jpg
    │   └── car.png
    ├── flask_server
    │   ├── app.py
    │   ├── flask_sample_request.py
    └── scripts
        ├── download_inceptionv3_model.py
        ├── inception.h5
        ├── auto_cmd.py
        ├── export_saved_model.py
        ├── imagenet_class_index.json
        └── serving_sample_request.py
6 directories, 15 files

还有一种就是docker 部署的方式:

代码语言:javascript
复制
sudo nvidia-docker run -p 8500:8500 \
  -v /home/projects/resnet/weights/:/models \
  --name resnet50 \
  -itd --entrypoint=tensorflow_model_server tensorflow/serving:2.0.0-gpu \
  --port=8500 --per_process_gpu_memory_fraction=0.5 \
  --enable_batching=true --model_name=resnet --model_base_path=/models/season &

参考:TensorFlow Serving + Docker + Tornado机器学习模型生产级快速部署

2 keras-H5格式转变为tensorflow-pb + 模型热更新

2.1 keras-H5格式转变为tensorflow-pb

详见 export_saved_model.py

代码语言:javascript
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import tensorflow as tf

# The export path contains the name and the version of the model
tf.keras.backend.set_learning_phase(0)  # Ignore dropout at inference
model = tf.keras.models.load_model('./inception.h5')
export_path = '../my_image_classifier/1'

# Fetch the Keras session and save the model
# The signature definition is defined by the input and output tensors
# And stored with the default serving key
with tf.keras.backend.get_session() as sess:
    tf.saved_model.simple_save(
        sess,
        export_path,
        inputs={'input_image': model.input},
outputs={t.name: t for t in model.outputs})

其中,尤其要注意{'input_image': model.input},后面ts启动之后,输入给ts的内容要与这个相同。

如果你的tf版本是2.0以上,那么model.save()的时候就可以直接选择格式save_format='tf'

代码语言:javascript
复制
from keras import backend as K
from keras.models import load_model
import tensorflow as tf

# 首先使用tf.keras的load_model来导入模型h5文件
model_path = 'v7_resnet50_19-0.9068-0.8000.h5'
model = tf.keras.models.load_model(model_path, custom_objects=dependencies)
model.save('models/resnet/', save_format='tf')  # 导出tf格式的模型文件

注意,这里要使用tf.keras.models.load_model来导入模型,不能使用keras.models.load_model,只有tf.keras.models.load_model能导出成tfs所需的模型文件。 以往导出keras模型需要写一大段定义builder的代码,如文章《keras、tensorflow serving踩坑记》 的那样,现在只需使用简单的model.save就可以导出了。

2.2 热更新

TensorFlow Serving 支持热更新模型,其典型的模型文件夹结构如下:

代码语言:javascript
复制
/saved_model_files
    /1      # 版本号为1的模型文件
        /assets
        /variables
        saved_model.pb
    ...
    /N      # 版本号为N的模型文件
        /assets
        /variables
        saved_model.pb

上面 1~N 的子文件夹代表不同版本号的模型。 当指定 --model_base_path 时,只需要指定根目录的 绝对地址 (不是相对地址)即可。 例如,如果上述文件夹结构存放在 home/snowkylin 文件夹内,则 --model_base_path 应当设置为 home/snowkylin/saved_model_files (不附带模型版本号)。 TensorFlow Serving 会自动选择版本号最大的模型进行载入。

我们可以这样做:

  • 在新的 keras 模型上运行相同的脚本。
  • 在 export_saved_model.py 中更新 export_path = ‘../my_image_classifier/1’export_path = ‘../my_image_classifier/2’

TensorFlow Serving 会自动检测出 my_image_classifier 目录下模型的新版本,并在服务器中更新它。

3 启动tensorflow_model_server

代码语言:javascript
复制
tensorflow_model_server \
    --rest_api_port=端口号(如8501) \
    --model_name=模型名 \
    --model_base_path="SavedModel格式模型的文件夹绝对地址(不含版本号)"

文中的案例是图像分类:

代码语言:javascript
复制
tensorflow_model_server --model_base_path=/home/ubuntu/Desktop/Medium/keras-and-tensorflow-serving/my_image_classifier --rest_api_port=9000 --model_name=ImageClassifier
  • –rest_api_port:TensorFlow Serving 会在 8500 端口启动一个 gRPC ModelServer,并且 RESET API 可在 9000 端口调用。
  • --model_name:这是你用于发送 POST 请求的服务器的名称。你可以输入任何名称。

如果成功了之后:

代码语言:javascript
复制
2018-02-08 16:28:02.641662: I tensorflow_serving/model_servers/main.cc:149] Building single TensorFlow model file config:  model_name: voice model_base_path: /home/yu/workspace/test/test_model/
2018-02-08 16:28:02.641917: I tensorflow_serving/model_servers/server_core.cc:439] Adding/updating models.
2018-02-08 16:28:02.641976: I tensorflow_serving/model_servers/server_core.cc:490]  (Re-)adding model: voice
2018-02-08 16:28:02.742740: I tensorflow_serving/core/basic_manager.cc:705] Successfully reserved resources to load servable {name: voice version: 1}
2018-02-08 16:28:02.742800: I tensorflow_serving/core/loader_harness.cc:66] Approving load for servable version {name: voice version: 1}
2018-02-08 16:28:02.742815: I tensorflow_serving/core/loader_harness.cc:74] Loading servable version {name: voice version: 1}
2018-02-08 16:28:02.742867: I external/org_tensorflow/tensorflow/contrib/session_bundle/bundle_shim.cc:360] Attempting to load native SavedModelBundle in bundle-shim from: /home/yu/workspace/test/test_model/1
2018-02-08 16:28:02.742906: I external/org_tensorflow/tensorflow/cc/saved_model/loader.cc:236] Loading SavedModel from: /home/yu/workspace/test/test_model/1
2018-02-08 16:28:02.755299: I external/org_tensorflow/tensorflow/core/platform/cpu_feature_guard.cc:137] Your CPU supports instructions that this TensorFlow binary was not compiled to use: AVX2 FMA
2018-02-08 16:28:02.795329: I external/org_tensorflow/tensorflow/cc/saved_model/loader.cc:155] Restoring SavedModel bundle.
2018-02-08 16:28:02.820146: I external/org_tensorflow/tensorflow/cc/saved_model/loader.cc:190] Running LegacyInitOp on SavedModel bundle.
2018-02-08 16:28:02.832832: I external/org_tensorflow/tensorflow/cc/saved_model/loader.cc:284] Loading SavedModel: success. Took 89481 microseconds.
2018-02-08 16:28:02.834804: I tensorflow_serving/core/loader_harness.cc:86] Successfully loaded servable version {name: voice version: 1}
2018-02-08 16:28:02.836855: I tensorflow_serving/model_servers/main.cc:290] Running ModelServer at 0.0.0.0:8500 ...

4 测试 TensorFlow Serving 服务

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

脚本 serving_sample_request.py向 TensorFlow Serving 服务发送一个 POST 请求。

其中, 服务器 URI: http://服务器地址:端口号/v1/models/模型名:predict 请求内容:

代码语言:javascript
复制
{
    "signature_name": "需要调用的函数签名(Sequential模式不需要)",
    "instances": 输入数据
}

回复为:

代码语言:javascript
复制
{
    "predictions": 返回值
}
代码语言:javascript
复制
import argparse
import json

import numpy as np
import requests
from keras.applications import inception_v3
from keras.preprocessing import image

# Argument parser for giving input image_path from command line
# ap = argparse.ArgumentParser()
# ap.add_argument("-i", "--image", required=True,
#                 help="path of the image")
# args = vars(ap.parse_args())

image_path = 'test_images/car.png'

# Preprocessing our input image
img = image.img_to_array(image.load_img(image_path, target_size=(224, 224))) / 255.

# this line is added because of a bug in tf_serving(1.10.0-dev)
img = img.astype('float16')


payload = {
    "instances": [{'input_image': img.tolist()}]
}


# sending post request to TensorFlow Serving server
r = requests.post('http://localhost:9000/v1/models/ImageClassifier:predict', json=payload)
pred = json.loads(r.content.decode('utf-8'))

# Decoding the response
# decode_predictions(preds, top=5) by default gives top 5 results
# You can pass "top=10" to get top 10 predicitons
print(json.dumps(inception_v3.decode_predictions(np.array(pred['predictions']))[0]))

输出的结果为:

代码语言:javascript
复制
Downloading data from https://storage.googleapis.com/download.tensorflow.org/data/imagenet_class_index.json
40960/35363 [==================================] - 1s 20us/step
[["n04285008", "sports_car", 0.998413682], ["n04037443", "racer", 0.00140099635], ["n03459775", "grille", 0.000160793832], ["n02974003", "car_wheel", 9.57861539e-06], ["n03100240", "convertible", 6.01583724e-06]]

5 为什么需要 Flask 服务

这里只是截取一下ts + flask联合使用的好处。

如你所见,我们已经在 serving_sample_request.py (前端调用者)执行了一些图像预处理步骤。以下是在 TensorFlow serving 服务层之上创建 Flask 服务的原因:

  • 当我们向前端团队提供 API 时,我们需要确保他们不被预处理的技术细节淹没。
  • 我们可能并不总是有 Python 后段服务器(比如:node.js 服务器),因此使用 numpy 和 keras 库进行预处理可能会很麻烦。
  • 如果我们打算提供多个模型,那么我们不得不创建多个 TensorFlow Serving 服务并且在前端代码添加新的 URL。但 Flask 服务会保持域 URL 相同,而我们只需要添加一个新的路由(一个函数)。
  • 可以在 Flask 应用中执行基于订阅的访问、异常处理和其他任务。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

Flask 服务只需要一个flask_server/app.py文件。

代码语言:javascript
复制
import base64
import json
from io import BytesIO

import numpy as np
import requests
from flask import Flask, request, jsonify
from keras.applications import inception_v3
from keras.preprocessing import image

# from flask_cors import CORS

app = Flask(__name__)


# Uncomment this line if you are making a Cross domain request
# CORS(app)

# Testing URL
@app.route('/hello/', methods=['GET', 'POST'])
def hello_world():
    return 'Hello, World!'


@app.route('/imageclassifier/predict/', methods=['POST'])
def image_classifier():
    # Decoding and pre-processing base64 image
    img = image.img_to_array(image.load_img(BytesIO(base64.b64decode(request.form['b64'])),
                                            target_size=(224, 224))) / 255.

    # this line is added because of a bug in tf_serving(1.10.0-dev)
    img = img.astype('float16')

    # Creating payload for TensorFlow serving request
    payload = {
        "instances": [{'input_image': img.tolist()}]
    }

    # Making POST request
    r = requests.post('http://localhost:9000/v1/models/ImageClassifier:predict', json=payload)

    # Decoding results from TensorFlow Serving server
    pred = json.loads(r.content.decode('utf-8'))

    # Returning JSON response to the frontend
    return jsonify(inception_v3.decode_predictions(np.array(pred['predictions']))[0])

6 ts + flask 一键自动部署

auto_cmd.py 是一个用于自动启动和停止这两个服务(TensorFlow Serving 和 Falsk)的脚本。你可以修改这个脚本适用两个以上的服务。

代码语言:javascript
复制
import os
import signal
import subprocess

# Making sure to use virtual environment libraries
activate_this = "/home/ubuntu/tensorflow/bin/activate_this.py"
exec(open(activate_this).read(), dict(__file__=activate_this))

# Change directory to where your Flask's app.py is present
os.chdir("/home/ubuntu/Desktop/Medium/keras-and-tensorflow-serving/flask_server")
tf_ic_server = ""
flask_server = ""

try:
    tf_ic_server = subprocess.Popen(["tensorflow_model_server "
                                     "--model_base_path=/home/ubuntu/Desktop/Medium/keras-and-tensorflow-serving/my_image_classifier "
                                     "--rest_api_port=9000 --model_name=ImageClassifier"],
                                    stdout=subprocess.DEVNULL,
                                    shell=True,
                                    preexec_fn=os.setsid)
    print("Started TensorFlow Serving ImageClassifier server!")

    flask_server = subprocess.Popen(["export FLASK_ENV=development && flask run --host=0.0.0.0"],
                                    stdout=subprocess.DEVNULL,
                                    shell=True,
                                    preexec_fn=os.setsid)
    print("Started Flask server!")

    while True:
        print("Type 'exit' and press 'enter' OR press CTRL+C to quit: ")
        in_str = input().strip().lower()
        if in_str == 'q' or in_str == 'exit':
            print('Shutting down all servers...')
            os.killpg(os.getpgid(tf_ic_server.pid), signal.SIGTERM)
            os.killpg(os.getpgid(flask_server.pid), signal.SIGTERM)
            print('Servers successfully shutdown!')
            break
        else:
            continue
except KeyboardInterrupt:
    print('Shutting down all servers...')
    os.killpg(os.getpgid(tf_ic_server.pid), signal.SIGTERM)
    os.killpg(os.getpgid(flask_server.pid), signal.SIGTERM)
    print('Servers successfully shutdown!')

第 10 行中的路径使其指向你的 app.py 所在目录。你可能还需要修改第 6 行使其指向你的虚拟环境的 bin。

7 flask + ts的测试

代码语言:javascript
复制
# importing the requests library
import argparse
import base64

import requests

# defining the api-endpoint
API_ENDPOINT = "http://localhost:5000/imageclassifier/predict/"

# taking input image via command line
ap = argparse.ArgumentParser()
ap.add_argument("-i", "--image", required=True,
                help="path of the image")
args = vars(ap.parse_args())

image_path = args['image']
b64_image = ""
# Encoding the JPG,PNG,etc. image to base64 format
with open(image_path, "rb") as imageFile:
    b64_image = base64.b64encode(imageFile.read())

# data to be sent to api
data = {'b64': b64_image}

# sending post request and saving response as response object
r = requests.post(url=API_ENDPOINT, data=data)

# extracting the response
print("{}".format(r.text))

输出:

代码语言:javascript
复制
$ python flask_sample_request.py -i ../test_images/car.png
[
  [
    "n04285008", 
    "sports_car", 
    0.998414
  ], 
  [
    "n04037443", 
    "racer", 
    0.00140099
  ], 
  [
    "n03459775", 
    "grille", 
    0.000160794
  ], 
  [
    "n02974003", 
    "car_wheel", 
    9.57862e-06
  ], 
  [
    "n03100240", 
    "convertible", 
    6.01581e-06
  ]
]

如果需要处理跨域 HTTP 请求,需要在 app.py 中启用 Flask-CORS。

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