Teil 8 (fortgeführt) - Einleitung für Protokolle

Kontext

Nachdem nun Pläne behandelt wurden, wird es jetzt um ein neues Objekt names Protokoll gehen. Ein Protokoll koordiniert eine Sequenz von Plänen und wendet sie auf entfernten Helfern in einem einzigen Durchgang an.

Es ist ein Objekt höchster Ebene und beinhaltet die Logik einer komplexen Berechnung auf mehreren verteilten Helfern. Die wichtigste Eigenschaft eines Protokolls ist die Fähigkeit von Helfern gesendet / gesucht / geholt zu werden und schließlich auf festgelegten Helfern angewendet zu werden.
Somit kann ein Nutzer ein Protokoll erstellen und auf einem Helfer in der Cloud bereit stellen. Jeder andere Helfer kann dieses Protokoll dort suchen, herunterladen und bei sich und allen mit ihm verbundenen Helfern anwenden.

Im Folgenden können Sie sehen, wie das erreicht wird.

Autoren:

Übersetzer:

1. Erstellen und Anwenden

Protokolle werden mit Listen aus (worker, plan)-Paaren erstellt. Dabei kann worker entweder ein echter Helfer, eine Helfer-Id oder auch ein String eines fiktiven Helfers sein. Der letzte Fall kann verwendet werden, um beim Erstellen zu spezifizieren, dass zwei Pläne beim Anwenden zum selben Helfer gehören (oder auch nicht). plan kann entweder einen Plan oder auch einen PointerPlan enthalten.


In [ ]:
import torch as th
import syft as sy
hook = sy.TorchHook(th)

# IMPORTANT: Local worker should not be a client worker
hook.local_worker.is_client_worker = False

Es werden drei unterschiedliche Pläne erstellt und in einem Protokoll vereint. Jeder der Pläne erhöht den Zähler jeweils um eins.


In [ ]:
@sy.func2plan(args_shape=[(1,)])
def inc1(x):
    return x + 1

@sy.func2plan(args_shape=[(1,)])
def inc2(x):
    return x + 1

@sy.func2plan(args_shape=[(1,)])
def inc3(x):
    return x + 1

protocol = sy.Protocol([("worker1", inc1), ("worker2", inc2), ("worker3", inc3)])

Nun muss das Protokoll noch an die Helfer gebunden werden. Dies wird erreicht mit dem Aufrufen von .deploy(*workers). Dafür werden drei Helfer erstellt.


In [ ]:
bob = sy.VirtualWorker(hook, id="bob")
alice = sy.VirtualWorker(hook, id="alice")
charlie = sy.VirtualWorker(hook, id="charlie")

In [ ]:
workers = alice, bob, charlie

protocol.deploy(*workers)

Wie zu erkennen ist, wurden die Pläne gleich an die richtigen Helfer gesendet: das Protokoll wurde verteilt!

Dies geschah in zwei Phasen:

  • zuerst wurden die Helfer-Strings auf die echten Helfer abgebildet
  • danach wurden die Pläne ihren jeweiligen Helfern übermittelt

2. Starten eines Protokolls

Ein Protokoll zu starten, bedeutet alle seine Pläne der Reihe nach abzuarbeiten. Dafür werden die Eingabe-Daten an den Ort des ersten Planes gesendet. Dieser erste Plan wird auf die Daten angewendet und seine Ausgabe-Daten an den zweiten Plan weiter geleitet. Dies setzt sich so fort.
Das letzte Ergebnis wird zurückgegeben, sobald alle Pläne abgeschlossen sind. Es enthält Pointer auf den Ort des letzten Planes.


In [ ]:
x = th.tensor([1.0])
ptr = protocol.run(x)
ptr

In [ ]:
ptr.get()

Die Eingabe 1.0 durchlief alle drei Pläne und wurde dort jeweils um eins erhöht. Deshalb entspricht die Ausgabe einer 4.0!

Selbstverständlich können Protokolle auch mit Pointern arbeiten.


In [ ]:
james = sy.VirtualWorker(hook, id="james")

In [ ]:
protocol.send(james)

In [ ]:
x = th.tensor([1.0]).send(james)
ptr = protocol.run(x)
ptr

Wie zu erkennen ist, ist das Ergebnis ein Pointer zu james.


In [ ]:
ptr = ptr.get()
ptr

In [ ]:
ptr = ptr.get()
ptr

3. Suche nach einem Protokoll

In einem realen Projekt kann es gewünscht sein ein Protokoll herunterzuladen und automatisiert auf den Daten der eigenen Helfer anzuwenden:

Dafür wir ein nicht verteiltes Protokoll erstellt und auf einem Helfer bereit gestellt.


In [ ]:
protocol = sy.Protocol([("worker1", inc1), ("worker2", inc2), ("worker3", inc3)])
protocol.tag('my_protocol')
protocol.send(james)

In [ ]:
me = sy.hook.local_worker # get access to me as a local worker

Nun wird eine Suche nach dem Protokoll gestartet.


In [ ]:
responses = me.request_search(['my_protocol'], location=james)
responses

Zurückgegeben wurde ein Pointer auf das Protokoll.


In [ ]:
ptr_protocol = responses[0]

Wie gewohnt kann der Pointer genutzt werden um das Objekt zu holen:


In [ ]:
protocol_back = ptr_protocol.get()
protocol_back

Von hier wird genau wie in Teil 1. & 2. verfahren.


In [ ]:
protocol_back.deploy(alice, bob, charlie)

x = th.tensor([1.0])
ptr = protocol_back.run(x)
ptr.get()

Weitere Beispiele mit Protokollen und echten Szenarien sind in Vorbereitung, doch die Möglichkeiten eines solchen Objektes sollten nun schon erkennbar sein!

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