MLOps 与 DevOps:从原理到实践的全面解析

DevOps 专注于改善传统软件开发中的协作与自动化,而 MLOps 则将这些原则扩展到机器学习工作流中,在这里,数据、模型和持续学习发挥着关键作用。

  • DevOps 旨在通过自动化、CI/CD 流水线和基础设施管理,将开发和运维整合起来,从而实现更快速、更可靠的软件交付。
  • MLOps 则通过管理模型训练、验证、部署、监控和重新训练,将 DevOps 的实践应用到机器学习系统中。

!devopsMLOps vs DevOps

MLOps 旨在简化整个机器学习生命周期,从模型开发和训练到部署和监控。它通过自动化和标准化弥合了数据科学与生产环境之间的鸿沟,从而实现可靠、可扩展且可维护的 ML 解决方案。MLOps 的主要目标包括:

  • ML 生命周期自动化:减少训练、测试、部署和监控流水线中的人工干预。
  • 可复现性与一致性:确保实验、数据和结果能够被可靠地复现。
  • 团队协作:改善数据科学家、ML 工程师和运维团队之间的协调。
  • 可扩展性:高效处理日益增长的数据规模和生产级工作负载。
  • ML 特定的风险管理:检测并处理数据漂移、模型退化以及重新训练的需求。

MLOps 生态系统中的工具

行业标准的工具支持 MLOps 流水线的不同阶段:

  • 实验追踪:MLflow, Weights & Biases
  • 数据版本控制:DVC
  • 流水线编排:Apache Airflow, Kubeflow, Dagster
  • 模型部署:TensorFlow Serving, Seldon Core, Amazon SageMaker
  • 监控工具:Prometheus, Grafana, WhyLabs
  • 基础设施:Docker, Kubernetes, Terraform

DevOps 结合了开发和运维来简化软件开发生命周期。通过整合设计、生产、测试和部署,DevOps 旨在缩短交付周期,改善协作,并自动化重复性任务,以实现更可靠、更快速的软件发布。DevOps 的主要目标包括:

  • 更快的开发周期:在保持稳定性的同时加速新功能的交付。
  • CI/CD 实施:自动化集成、测试和部署,以确保可靠的发布。
  • 改善协作:促进开发和运维团队之间的沟通。
  • 运营效率:减少人工操作,最大限度减少错误并提高生产力。

DevOps 生态系统中的工具

  • CI/CD 工具:Jenkins, GitLab CI/CD, CircleCI
  • IaC(基础设施即代码)工具:Terraform, Ansible, Chef, Puppet
  • 容器化与编排:Docker, Kubernetes
  • 监控与日志工具:Prometheus, Grafana, Datadog, Nagios

MLOps 与 DevOps 的区别

MLOps 和 DevOps 都致力于简化工作流、增强协作并提高效率。现在让我们从多个维度对比一下 MLOps 和 DevOps。

参数

DevOps

MLOps —

核心理念

专注于软件开发的持续集成、测试和交付

专注于机器学习模型的开发、迭代训练和持续监控 数据的核心地位

CI/CD 流水线以代码为中心,数据并非运营的核心

以数据为中心的工作流至关重要,强调 ML 模型的数据版本控制、预处理和质量 开发产物

源代码、二进制文件和配置文件

ML 模型、数据集、特征、配置文件以及随重新训练而演变的结果 生命周期

构建、测试、部署和监控软件应用程序

数据预处理、特征工程、模型训练与重训练、部署和监控 工具与流水线

使用 Jenkins, GitLab CI/CD, Terraform 等 CI/CD 工具进行代码集成和部署

使用 MLFlow, Kubeflow, Airflow, SageMaker 等 ML 流水线工具,支持 GPU 和数据密集型工作流 团队结构

开发人员与运维团队之间的协作,角色定义明确

涉及数据科学家、ML 工程师、数据工程师、运维人员,有时还包括领域专家 监控

跟踪软件性能、系统健康状况和应用程序可靠性

持续的模型监控、漂移检测、实验追踪以及利用多数据集进行的性能优化 基础设施与复用性

通过 IaC 和 CI/CD 自动化基础设施,确保可重复的部署

流水线需处理 ML 训练/重训练,基础设施适用于大规模数据集和模型
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