机器学习框架Ray -- 2.1 Ray 用例整理

为扩展机器学习而设计的Ray常见使用案例进行索引。包含对博客、示例和教程的突出引用，这些资源也可以在Ray文档的其他位置找到。

1. Batch Inference

Batch Inference是指在一组输入观测值上生成模型预测。该模型可以是回归模型、神经网络，也可以仅是Python函数。Ray可以将批量推断从单GPU机器扩展到大型集群。

将训练模型的体系结构和权重导出到共享对象存储中，可以并行化对输入数据批量推断的过程。使用这些模型副本，Ray AIR的Batch Predictor可以跨工作进程扩展批量预测。

使用Ray AIR的BatchPredictor进行批量推断

以下整理了Batch interface的相关资源。

1. 教程 Scalable Batch Inference with Ray 使用Ray进行可扩展的批量推断*
2. 教程 Ray中的模型批量推断：Actors、ActorPool和Datasets
3. 官方指南 使用Ray Core进行Batch Prediction
4. 官方指南 使用Ray Datasets处理纽约的出租车数据*
5. 官方指南 使用Ray Datasets扩展OCR

2. Many Model Training 多模型训练

在机器学习中，多模型训练是常见的用例，例如时间序列预测，需要在对应于位置、产品等多个数据批次上拟合模型。重点是在数据集的子集上训练许多模型，而不是在整个数据集上训练单个模型。

当您要训练的任何给定模型可以适合于单个GPU时，Ray可以将每个训练运行分配给一个单独的Ray任务。通过这种方式，所有可用的工作进程都被利用来运行独立的远程训练，而不是一个工作进程按顺序运行作业。

如何在Ray上进行多模型训练？

要训练多个独立的模型，请使用Ray Tune（教程）库。这是大多数情况下推荐使用的库。

如果您的数据源适合于单台机器（节点）的内存，您可以在当前的数据预处理流水线中使用Tune。如果您需要扩展数据，或者您希望规划未来的扩展，可以使用Ray Data库。要使用Ray Data，您的数据必须是受支持的格式。

对于较少见的情况，存在替代解决方案：

1.如果您的数据不在受支持的格式中，请使用Ray Core（教程）进行自定义应用程序。这是一个高级选项，需要理解设计模式和反模式。

2.如果您有一个庞大的预处理流水线，您可以使用Ray Data库来训练多个模型（教程）。

通过以下资源了解更多有关多模型训练的信息。

1. 博客 使用Ray框架在记录时间内训练一百万个机器学习模型
2. 官方指南 使用Ray Core批量训练
3. 官方指南 使用Ray Datasets进行批量训练
4. 官方指南 运行基本的调优实验*
5. 官方指南 使用Ray Tune进行批量训练和调优

3. Model Serving 模型服务

Ray Serve非常适合模型组合，可以在Python代码中构建由多个ML模型和业务逻辑组成的复杂推断服务。

它支持需要协调多个Ray actors的复杂模型部署模式，在这些模式下，不同的actors为不同的模型提供推断。Serve处理批处理和在线推断，可以扩展到生产中的数千个模型。 了解更多关于模型服务的资源，请参考以下内容。

1. 博客 Simplify your MLOPs with Ray and Ray Serve
2. Getting Started with Ray Serve
3. Model Composition in Serve
4. 案例库 Examples of Serve

4. Hyperparameter Tuning 超参调整

Ray Tune库使得任何并行的Ray工作负载都可以在超参数调优算法下运行。

运行多个超参数调优实验是适合分布式计算的模式，因为每个实验都是独立的。Ray Tune处理了超参数优化的分布式部分，并提供了关键功能，例如最佳结果的检查点、优化调度和指定搜索模式。

1. Getting Started with Ray tune
2. 博客 How to distribute hyperparameter tuning with Ray Tune
3. Hyperparameter Search with Transformers*
4. Ray Tune的案例库

5.Distributed Training 分布式训练

Ray Train库将许多分布式训练框架集成到一个简单的Trainer API下，提供分布式编排和管理功能。

与训练多个模型相比，模型并行将一个大型模型分割成许多部分，然后在多台机器上进行训练。Ray Train具有内置的抽象层，可用于分发模型的分片、并行运行训练。

 案例与教程：

1. Ray Train与PyTorch
2. Getting Started with Ray Train
3. Ray Train 案例库

6. Reinforcement Learning 强化学习

RLlib是一个开源的强化学习库，提供对生产级别、高度分布式强化学习工作负载的支持，同时维护了统一且简单的API，适用于各种行业应用。

RLlib被许多不同垂直领域的行业所使用，例如气候控制、工业控制、制造和物流、金融、游戏、汽车、机器人、船舶设计等等。

1. RLlib基础教程*：交互式课程、官方指南

2. 博客 RLlib介绍*：示例环境

3. 在Riot游戏中使用DRL

4. RLlib案例库

7. ML Platform 机器学习平台

Ray提供了一个ML平台，可以帮助您构建、训练和部署机器学习模型。该平台提供了各种工具和API，包括自动化超参数调整、分布式训练、模型部署等功能，可以让您更轻松地管理整个机器学习流程。

1. Shopify
2. Uber
3. Instacart
4. Predibase
5. Google Kuberneles Engine

8. End-to-End ML Workflows 端到端ML工作流

1. 官方案例 Finetune一个Transformers模型*
2. 官方案例 基于Ray的图像分类模型*
3. 官方案例 基于Ray的信贷评级模型*
4. 官方案例 AutoML / AutoTS

9. Large Scale Workload Orchestration

Ray提供了一些工具和API，可以帮助您管理大规模的工作负载编排，包括任务调度、资源管理、容错等功能。使用Ray，您可以轻松地管理大规模的工作负载，提高系统的可靠性和性能。

1. 付费博客 OpenAI在训练类似于ChatGPT等大模型的过程中使用Ray
2. 博客 蚂蚁集团基于Ray的在线服务框架
3. 博客 Ray Forward 2022
4. 官方指南 使用Ray进行并行化，加速网络爬虫*

上文中，具有星号标记符(*)的，均将在后续博文中本地实现。