基于Torchserve部署SBERT模型＜语义相似度任务＞

这是一个关于如何使用TorchServe部署预先训练的HuggingFace Sentence transformers模型的指南。

任务：语义相似度（回归）
算法模型：Sentence BERT
预训练模型：TinyBERT_L6_ch
框架：torch 1.11
系统环境：Ubuntu 20.04 （云服务器 CPU）

1 获取模型

模型的渠道来自2方面

1. 直接获取预训练模型
   在huggingface transformers官网上，可以下载相关的预训练模型。
2. 在任务数据集上微调后的模型
   在本地数据集进行微调后，保存更好效果的模型，得到模型以及配置文件。

from sentence_transformers import SentenceTransformer
smodel = SentenceTransformer(model_dir_path)
smodel.save('model_name')

得到：

主要是使用里面的三个文件，分别是pytorch_model.bin,config.json,vocab.txt。

2 安装torchserve

TorchServe 由 Java 实现，因此需要最新版本的 OpenJDK 来运行。

apt install openjdk-11-jdk

如果win环境，手动安装参考这里：https://blog.youkuaiyun.com/qq_41873673/article/details/108027074

接下来，为了保证一个干净的环境，为 TorchServe 创建一个新 Conda 环境并激活。

conda create -n torchserve
source activate torchserve

接下来安装 TorchServe 的依赖项。

conda install sentencepiece torch-model-archiver psutil pytorch torchserve torchvision torchtext

如果要使用 GPU 实例，则需要额外的软件包。

conda install cudatoolkit=10.1

现在依赖项已安装完毕，可以克隆TorchServe 存储库。

git clone https://github.com/pytorch/serve.git
cd serve

环境设置完成，接下来继续模型封装。

3 封装模型和接口

封装模型和接口之前需要准备好模型和接口文件

3.1 准备模型

在serve 目录下新建一个文件夹，用来保存上面三个模型相关的文件。

mkdir Transformer_model/TinyBERT_L6_ch
mv pytorch_model.bin vocab.txt config.json Transformer_model/TinyBERT_L6_ch/

3.2 准备接口文件

Handler可以是TorchServe的内置处理器名称或py文件的路径，以处理定制的TorchServe推理逻辑。主要分成三部分，分别是preprocess，inference和postprocess，代表数据的处理，模型推理以及后处理三部分。

TorchServe库支持以下处理程序:image_classifier, object_detector, text_classifier, image_segmenter。

对于语义相似度任务没有配套接口，需要根据个人数据编写。

handler.py

import json 
import zipfile 
from json import JSONEncoder 
import numpy as np 
import os
class NumpyArrayEncoder(JSONEncoder): 
    def default(self, obj): 
        if isinstance(obj, np.ndarray): 
            return obj.tolist() 
        return JSONEncoder.default(self, obj)
class SentenceTransformerHandler(object): 
    def __init__(self):
        super(SentenceTransformerHandler, self).__init__() 
        self.initialized = False 
        self.embedder = None
    def initialize(self, context):
        properties = context.system_properties 
        model_dir = properties.get("model_dir") 
        self.embedder = SentenceTransformer(model_dir) 
        self.initialized = True
    def preprocess(self, data): 
        ## 
        inputs = data[0].get("data") 
        if inputs is None: 
            inputs = data[0].get("body") 
        inputs = inputs.decode('utf-8') 
        inputs = json.loads(inputs) 
        sentences= inputs['queries'] 
        return sentences 
    def inference(self, data): 
        query_embeddings = self.embedder.encode(data) 
        return query_embeddings
    def postprocess(self, data):
        return [json.dumps(data,cls=NumpyArrayEncoder)]

然后通过run_handler.py调用，作为接口
run_handler.py

from handler import SentenceTransformerHandler
_service = SentenceTransformerHandler()
def handle(data, context): 
    """ 
    Entry point for SentenceTransformerHandler handler 
    """ 
    try: 
        if not _service.initialized: 
            print('ENTERING INITIALIZATION')
        if data is None: 
            return None
        data = _service.preprocess(data) 
        data = _service.inference(data) 
        data = _service.postprocess(data)
        return data
    except Exception as e: 
        raise Exception("Unable to process input data. " + str(e))

3.3 封装

在TinyBERT_L4_ch文件夹下，执行封装命令

三个模型文件
1. 模型参数文件（torch） pytorch_model.bin
2. 模型配置文件config.json
3. 词表  vocab.txt 中文21128，英文30522

两个接口文件：
1. handler.py  定义接口函数
2. run_handler.py  调用上面定义的接口类，作为handler传入

封装模型和接口
torch-model-archiver --model-name sbert_tiny4ch \
--version 1.0 \
--serialized-file pytorch_model.bin  \
--export-path /root/weiyan/serve/model_store  \
--handler run_handler.py \
--extra-files "handler.py,config.json,vocab.txt"  \
--runtime python3 -f

封装命令

torch-model-archiver --model-name sbert_tiny4ch --version 1.0 --serialized-file pytorch_model.bin --export-path /root/weiyan/serve/model_store --handler run_handler.py --extra-files "handler.py,config.json,vocab.txt"  --runtime python3 -f

在model-store文件夹得到一个sbert_tiny4ch.mar文件。

4 部署模型

4.1 启动torchserve

在serve目录下，新建一个文件夹，存放配置文件config.properties，记录关于模型路径以及文件名称。

mkdir Configs
vi sbert_tiny4_config.properties

sbert_tiny4_config.properties

model_store=/root/weiyan/serve/model_store
load_models=sbert_tiny4ch.mar

启动torchserve

torchserve --ncs --start --ts-config sbert_tiny4_config.properties

然后打印出一系列模型信息

中间如果没有报错，则说明模型部署成功。

4.2 模型推理

使用相关命令查看模型部署情况

1.ping连接状态

curl http://localhost:8080/ping

{
  "status": "Healthy"
}

2.模型加载情况

curl http://localhost:8081/models

{
  "models": [
    {
      "modelName": "sbert_tiny4ch",
      "modelUrl": "sbert_tiny4ch.mar"
    }
  ]
}

4.3 语义相似度推理

由于SBERT对于querys进行了embeddings表达，所以模型的输出也是embeddings，计算二者的相似度可以在上文的handler.py文件中进行，也可以在获取到推理结果即embeddings之后，再次进行操作。

这里选择后计算相似度
sbert_tiny4ch.py

import requests
import json
from scipy import spatial
sentences = ['我去滑雪',"我要去滑雪"]
data = {'data':json.dumps({'queries':sentences})}
print(data)
response = requests.post('http://localhost:8080/predictions/sbert_tiny4ch',data = data)
print(response)
if response.status_code==200:
    vectors = response.json()
    sim = 1 - (spatial.distance.cosine(vectors[0], vectors[1]))
    print('相似度为：',sim)

执行脚本

python sbert_tiny4ch.py

返回相似度结果

{'data': '{"queries": ["\\u4eca\\u5929\\u53bb\\u6ed1\\u96ea", "\\u6211\\u8981\\u53bb\\u6ed1\\u51b0"]}'}
<Response [200]>
相似度为： 0.9452057554006862

相关报错及解决办法

查询结果404

报错

{
  "code": 404,
  "type": "ResourceNotFoundException",
  "message": "Requested resource is not found, please refer to API document."
}

原因：

使用错了端口，一共三个端口8080，8081，8082，实在不行都试一下。
一般，:8080/predictions。
查看models使用8081。
ping使用8080

查询结果503

prediction错误，一般是封装模型和接口的时候出错，我的经验就是handler.py其中的process函数写错，导致处理数据出现问题，自然就没法返回推理结果。

一般模型都是在本地进行测试后才会部署上线，所以务必保证模型文件本身没有错误。

查看logs

在运行torchserve的目录下，会生成一个logs文件夹，里面自动保存着一些logs，其中model.logs保存着模型的运行信息，包括上面errors的相信信息，可以回溯日志查看，具体什么模型什么错误。

/tmp/models

文件夹下保存着最新运行的模型文件，也就是