실전 심화
앞서 CloudML 의 개념과 기본적인 사용 방법에 대해서 살펴보았고 이번에는 조금 더 실전에 가까운 글을 발행하도록 한다. 기본편에서 로컬 테스트와 클라우드 테스트를 진행했지만 코드의 내용이 단순히 TensorFlow 의 버전을 확인하는 수준이라서 실전에서 사용하려면 막막하거나 여러 장애 요소가 숨어있다. 이번 글에서는 TensorFlow 홈페이지에 있는 샘플 예제 실습을 통해 CloudML 의 울렁증을 극복할 수 있도록 한다.
예제코드 준비
우선 샘플 예제 사용을 위해 TensorFlow 소스코드를 다운로드 받도록 하자. 다운로드 방법은 무엇이든 상관없고 여기서는 GitHub 을 통해 받는 것으로 한다. 소스코드를 받았으면 이제 샘플 예제를 살펴보아야 하는데 예제에 대한 자세한 설명은 홈페이지를 참고하도록 하자. 간단하게 말하자면 미리 준비된 음성 세트를 학습시키고 새로운 음성을 분류해내는 모델이다.
소스코드의 위치는 tensorflow/examples/speech_commands 이다. (아마도) TensorFlow 1.4 에 들어오면서 생긴 예제기 때문에 오래전에 받아놓은 소스코드에서는 해당 경로를 찾지 못할 수도 있으니 최신 코드를 받는 것이 좋겠다. 우리에게 필요한건 TensorFlow 전체코드가 아니라 speech_commands 예제기 때문에 examples 경로로 이동해서 작업을 진행하도록 한다. 혹은 speech_commands 를 다른 작업 디렉터리로 복사해서 사용해도 좋다. 개인적으로는 GitHub 에서 받는 트리가 지저분해지는 것을 좋아하지 않기 때문에 다른 작업 디렉터리로 복사해서 사용하는 것을 선호한다.
이제 본격적인 CloudML 내용을 살펴볼텐데 개념편에서 이야기한 것처럼 CloudML 은 모델을 구글 클라우드에 던지고 클라우드 환경에서 학습이 되도록 지원을 한다. 또한 학습된 내용을 기반으로 product 형태로 사용도 가능하다. 자, 모델을 올바른 형태로 잘 던져주기만 하면 내 로컬환경과 상관없는 클라우드에서 작업이 된다는 의미인데 클라우드의 무한한 자원을 사용할 수 있게 되므로 고통받던 로컬 PC 는 모델을 던지고 정상적으로 동작하는 것이 확인되면 잠시 꺼두셔도 좋다.
Local 테스트
우선 로컬 환경에서 모델이 정상적으로 수행되는지 확인을 해야 한다. (실제 예제가 돌아가게 하려면 약간의 수정이 필요하다. 우선 speech_commands 디렉터리에 __init__.py 를 생성해서 모듈로 인식될 수 있도록 하고, train.py 내부에 input_data 와 models 를 import 하는 부분을 speech_commands 하위에 있는 개념으로 수정해줘야 한다. import speech_commands.input_data as input_data 처럼 말이다)
앞서 기본편에서 언급된 내용이지만 Local 테스트는 로컬에 있는 TensorFlow 를 이용하기 때문에 TensorFlow 가 정상적으로 import 되어 사용될 수 있는 환경이 보장되어야 한다. 아래는 실제 수행되는 과정을 담은 예제 스크린샷이다.
Cloud 테스트
CloudML 에 모델을 던지는 방법은 이전 기본편에서 살펴본 것과 동일하게 진행한다. 우선 아래처럼 필요한 환경변수를 설정하도록 하자.
각 요소에 대해서 살펴보면 BUCKET_NAME 은 결과를 저장하거나 실행 중간에 파생되는 내용을 저장하는 용도로 사용될 것이다. JOB_NAME 은 CloudML 로 지금 던진 모델을 구분할 수 있도록 설정하면 된다. 내 프로젝트 안에서 동일한 JOB 이름을 갖지 않아야 하므로 뒤쪽에 인덱스 등을 넣어주면 좋다 (JOB 이름이 충돌나면 어차피 에러가 난다). REGION 은 모델이 training 될 지역을 선택하는 부분이다. CloudML 은 사용하는 Scale Tier 에 따라 가격이 책정되는데 그 가격이 REGION 별로 또 다르다. 참고로 asia 가 제일 비싼데 설정하지 않으면 REGION 은 asia-east1 로 지정된다 (현재 IP 지역 기준일 듯). 마지막으로 OUTPUT_PATH 는 앞에 생성한 BUCKET_NAME 과 JOB_NAME 을 조합해서 Google Storage 를 지정해주는 부분이다 ( gs 가 Google Storage 를 의미하며 이처럼 터미널에서 바로 접근할 수 있는 형태로 제공된다). 우리의 소스코드(아래쪽에서 package 로 지정되는)와 기타 저장공간으로 사용될 예정이다.
환경설정 이후에는 바로 테스트가 가능하다.
여기서 주의깊게 살펴보아야 할 부분은 --runtime-version 이다. CloudML 은 내부적으로 다양한 환경을 제공하는데 뒤에 숫자(1.4)는 기본적으로 TensorFlow 의 버전과 동일하다. 각 버전에 따른 기타 모듈의 상세 버전은 아래 링크에서 확인하면 되겠다
https://cloud.google.com/ml-engine/docs/runtime-version-list
지금까지 CloudML 은 python2 만 제공을 해왔는데 2018.12.11 드디어 python 3.5 를 지원한다. 여러 사람이 무척 애타게 기다렸던 부분이다. 각 모듈에 대한 버전을 별도로 설정하는 방법도 있지만 본 글에서는 다루지 않는다.
아래는 실제 수행되는 과정을 담은 예제 스크린샷이다.
이 명령이 실행되면 우선 package 로 지정된 디렉터리가 tar 형태로 묶여서 storage 로 전송된다. 물론 여기서 storage 는--job-dir 로 지정된 Google Storage 이다. 그후 클라우드 어딘가에 우리의 모델을 작업할 공간(인스턴스따위)이 할당이 되고 storage 로 부터 package 를 다운로드 받는다. 그리고 나서 --module-name 으로 지정된 speech_commnands.train 모듈을 실행한다.
명령어를 입력하면 바로 prompt 로 떨어지고 모든 작업은 클라우드에서 진행된다. 중간에 보이는 것처럼 실행시킨 모델에 대한 실시간 로그는 아래처럼 확인할 수 있다.
여러개의 모델을 연속해서 던질 수 있기 때문에 JOB_NAME 을 구분해서 로그를 확인하면 되겠다. 여기서는 tf_ex_1 은 우리가 앞서 설정 했던 JOB_NAME 이다.
클라우드 콘솔에서도 작업 내용을 확인할 수 있는데 아래처럼 완료된 작업, 중지된 작업, 실패한 작업, 그리고 방금 던져져서 실행중인 작업을 한눈에 볼 수 있다.
각 항목을 선택해서 보면 작업에 대해 조금 더 상세한 정보를 볼 수 있는데, 작업 ID 부분 (여기서는 tf_ex_1) 을 클릭해보자. 환경설정 했던 내용들과 함께 작업에 대한 내용을 확인할 수 있다.
여기서 더 상세한 전체 로그(실시간 현황)를 보고 싶다면 로그 보기 링크를 선택하면 된다. 조금전 터미널에서 확인하는 명령어보다 더 상세한 로그를 확인할 수 있는데 이 로그는 stackdriver 를 통해 제공된다. 무료티어에서 기본 저장일이 7일이라는 점을 감안해서 사용하면 되겠다.
지금 돌린 모델의 경우 클라우드에서 24시간 이상 걸릴 수 있는 예제다. 클라우든데 뭐가 이렇게 오래 걸려? 할 필요 없다. 로컬 PC 에서 이 모델을 돌려볼 수 있는 환경이 된다면 돌려보시라. 뚝딱 결과가 나오는 만만한 예제가 아니다. 뭐 아무리 그래도 CloudML 이 GCP 의 특장점인데 실망했다고? 당연히 여기서 끝이 아니다. 위에서 잠깐 언급한 것처럼 작업을 던질때 우리는 Scale Tier 를 선택할 수 있다. 이것은 우리 작업의 처리 속도, 처리량, 그리고 비용 (...) 까지 모두 몇 단계 상승시켜준다. 바로 사용방법을 알아보도록 하자.
Scale Tier
위에서 모델이 동작한 Cloud 의 환경은 가장 낮은 등급이다. 각 등급은 아래와 같이 정의된다.
https://cloud.google.com/ml-engine/reference/rest/v1/projects.jobs?hl=ko#scaletier
default 로 사용되는 BASIC 은 작은 데이터셋이나 CloudML 맛보기 용으로 적합하다. 이후 STANDARD_1, PREMIUM_1 은 10배씩 더 큰 리소스를 사용할 수 있게된다. 그러니까 STANDARD_1 은 BASIC 의 10배, PREMIUM_1 은 BASIC 의 100배에 해당한다 (가격도 마찬가지다). 여기까지가 CPU 에 해당되는 단계이다. 이후 BASIC_GPU, BASIC_TPU 는 각각 GPU 와 TPU 를 사용할 수 있도록 지원한다. 하지만 아쉽게도 GPU 와 TPU 는 무료티어에서 사용할 수 없다. quota 제한 때문인데, 무료티어에서는 사용할 수 있는 GPU 의 개수를 늘릴 수가 없다. 사용해보고 싶다면 과감히 계정 업그레이드를 진행해야 할 것이다. quota 정책이 더 궁금하다면 아래 링크를 참고하도록 하자.
https://cloud.google.com/ml-engine/quotas
앞서 살펴본 것들이 프리셋 같은 개념이고 입맛에 맞게 사용할 수 있는 고급단계가 CUSTOM 에 해당된다. 우선 CUSTOM 을 보기 전에 가격부터 살펴보고 가도록 하자.
https://cloud.google.com/ml-engine/pricing
링크로 접속해서 US 와 EUROPE, ASIA region 별로 각각 가격을 확인해보면 US 가 확실히 저렴한 것을 알 수 있다. 이제 정말 BASIC 이 아닌 다른 Scale Tier 를 사용해보도록 하자. gcloud ml-engine 명령어는 기존 테스트와 모두 동일하고 뒤에 --scale-tier 옵션 하나만 추가해주면 된다.
CUSTOM 의 경우에는 --scale-tier 옵션 대신 --config 옵션을 사용해주면 된다. 이때는 yaml 를 생성하고 --config 에 달아주면 된다. 꼭 yaml 파일을 사용해야 하는 것은 아니고 --scale-tier 처럼 옵션을 풀어서 써도 되지만 정신건강에 그다지 좋지 않다. 아래와 같이 config.yaml 을 생성해서 사용하도록 하자.
--config 옵션은 아래처럼 사용해주면 된다.
참고로 여기서 다룬 TensorFlow 예제 코드는 STANDARD_1 로 했을 때 10시간이 걸린다. 위쪽 클라우드 콘솔 스크린샷에서 작업 ID kaggle_2 가 바로 그것이다. 사용 요금은 US region 에 명시된 것처럼 계산되어 $20~ 정도 청구 되었다. (BASIC_GPU 의 경우 2시간 8분 소요. 약 $3~ 청구)
마무리
비싼 그래픽카드로 무장한 장비를 구매해도 시장의 빠른 변화에 대응할 정도의 성능을 발휘하지는 못한다. 학업 목적이나 작은 데이터를 다루는 것이라면 상관없지만 대규모 프로젝트나 product 용도라면 이제 클라우드를 고려하지 않을 수 없는 세상이 되었다. 더욱이 모델을 연속적으로 계속 던질 수 있다는 것은 엄청난 장점이 아닐 수 없겠다. 어떤 클라우드를 사용할지는 사용자가 고민해야 하는 부분이겠다. (일단 Google Cloud 는 계정을 계속 새롭게 생성해서 $300 크레딧을 사실상 무한하게 사용할 수 있다. 공부를 위한 목적이라면 이보다 좋은 클라우드는 없을지도)
Google Cloud Platform 자체가 워낙 급변하고 있는 시장이라 이 글을 쓰여지고 얼마 안되어 터미널 명령이나 옵션등이 변경될 수도 있다. 혹시 예제가 정상적으로 수행되지 않는다면 말씀을 부탁드린다. 함께 고민하고 해결 할 수 있도록 노력하겠다.
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