TensorFlow Serving学习笔记3: 组件调用关系

一、整体架构

TensorFlow Serving 采用模块化设计，核心组件包括：

1. Servables：可服务对象（如模型、查找表）
2. Managers：管理 Servable 生命周期（加载/卸载）
3. Loaders：负责 Servable 的初始化状态管理
4. Sources：提供新版本 Servable 的 Loader
5. Aspired Versions：Servable 的期望状态集合
6. Core：连接所有组件的核心枢纽
7. APIs：gRPC/RESTful 接口处理客户端请求

二、请求处理流程

1. 请求接收

• 入口：model_servers/main.cc
• 服务器创建：

  Server::BuildAndStart() // 创建 gRPC/HTTP 服务器
  

• HTTP 服务器：
  • 基于 libevent 实现 (evhttp_server)
  • 注册 RestApiRequestDispatcher 分发器
  • 启动监听：StartAcceptingRequests()

2. 请求分发

3. 分类请求处理

TensorflowClassificationServiceImpl::Classify()
├── 获取 SavedModelBundle       // 根据 ModelSpec
├── 调用 classifier.cc::RunClassify()
    ├── 创建 SavedModelTensorFlowClassifier
    ├── PreProcessClassification()   // 前处理
    ├── PerformOneShotTensorComputation() // 推理
        └── session->Run()            // 执行 TensorFlow 计算图
    └── PostProcessClassificationResult() // 后处理

三、模型表示

SavedModelBundle 结构：

struct SavedModelBundle {
    MetaGraphDef meta_graph_def;  // 包含计算图+签名
    Session* session;             // 执行环境句柄
    // 其他元数据...
};

• 签名：定义输入/输出张量映射关系
• 目录结构：

  /model
    ├── saved_model.pb      // MetaGraphDef
    ├── variables/          // 权重数据
    └── assets/             // 辅助文件
  

四、模型加载机制

1. 初始化阶段

ServerCore::Create()
└── Initialize()
    ├── CreateAspiredVersionsManager()
        ├── new AspiredVersionsManager()
        └── 启动管理线程 PeriodicFunction

2. 核心加载流程

3. 关键代码路径

// 模型加载入口
BasicManager::ManageServableInternal()
├── harness = harness_creator()  // 创建 LoaderHarness
├── managed_map_.emplace()       // 注册 Servable
└── HandleLoadOrUnloadRequest()  // 触发加载

// 实际加载执行
LoaderHarness::Load()
└── loader_->LoadWithMetadata()
    └── SimpleLoader::LoadWithMetadata()
        ├── 调用 creator_variant_ 函数
        └── 执行实际模型加载

4. 适配器系统

// 适配器注册机制
REGISTER_STORAGE_PATH_SOURCE_ADAPTER(
    SavedModelBundleSourceAdapterCreator, 
    SavedModelBundleSourceAdapterConfig)

// 适配器创建
StoragePathSourceAdapterRegistry::CreateFromAny()
└── 实例化 SavedModelBundleSourceAdapter

5. 模型加载实现

SavedModelBundleSourceAdapter::Convert()
├── 创建 bundle_factory
├── 获取 servable_creator
└── 初始化 SimpleLoader

// 实际加载逻辑
SavedModelBundleFactory::InternalCreateSavedModelBundle()
├── 检测模型类型 (TFLite/TensorFlow)
├── 分支加载：
   ├── TFLite: LoadTfLiteModel()
   └── TensorFlow: LoadSessionBundleOrSavedModelBundle()

五、线程管理与通知机制

1. Notification 系统：

   • WaitForNotification() 阻塞线程
   • Notify() 解除阻塞
   • 支持"先通知后等待"场景

2. 多线程协调：

   AspiredVersionsManagerTargetImpl::SetAspiredVersions()
   └── EnqueueAspiredVersionsRequest() // 入队请求
   
   PeriodicFunction 定期处理：
   ├── HandlePendingAspiredVersionsRequests()
   └── InvokePolicyAndExecuteAction()
   

六、关键设计亮点

1. 插件化架构：

   • 通过注册机制支持多种模型格式
   • 适配器系统解耦加载逻辑

2. 生命周期管理：

   • LoaderHarness 封装状态转换
   • 版本管理支持热更新

3. 资源隔离：

   • 每个 Servable 独立加载/卸载
   • 资源估算防止 OOM

4. 异步通知：

   • Observer 模式监听状态变化
   • 避免轮询开销

完整流程总结：客户端请求 → API 层接收 → 路由至对应服务 → 获取模型实例 → 执行预处理 → 调用 TensorFlow Session → 处理后处理 → 返回结果

Reference

https://zhuanlan.zhihu.com/p/700830357