Thomas Pedot

vendredi 25 avril 2025

Edge Computing ML: Docker for Jetson Xavier & ARM64

📚 Part of the Cloud Native & DevOps Expertise series

Edge Computing : L'Informatique à la Périphérie

L'edge computing transforme la façon dont nous pensons le traitement des données : traiter où les données sont générées, pas dans le cloud.

Définition

Edge Computing signifie :

  • Exécution de calculs sur le dispositif local
  • Latence minimale
  • Fonctionnement hors ligne
  • Préservation de la confidentialité

Le Défi Technique

Contraintes de l'Edge Computing

Sur un NVIDIA Jetson Xavier (ARM64), nos défis :

  • Latence : < 100ms
  • RAM : Limitée à 32GB
  • Puissance : < 20W
  • Stockage : Images Docker < 2GB

Architecture Spécifique

NVIDIA Jetson Xavier ≠ Serveur classique x86_64

Différences critiques :

  1. Architecture ARM64 vs x86_64
  2. Drivers CUDA spécifiques
  3. GPU embarqué limité (512 CUDA cores)
  4. Optimisations hardware uniques

Solution : Conteneurs Docker Optimisés

Multi-Stage Build

DOCKERFILE
1# Stage 1: Builder (compilation des dépendances)
2FROM nvcr.io/nvidia/l4t-ml:r35.2.1-py3 AS builder
3
4# Installer les outils de build
5RUN apt-get update && apt-get install -y \
6    build-essential cmake git
7
8# Compiler TensorFlow from source avec optimisations ARM64
9RUN git clone https://github.com/tensorflow/tensorflow.git && \
10    cd tensorflow && \
11    bazel build --config=opt --config=cuda //tensorflow/tools/pip_package:build_pip_package
12
13# Stage 2: Runtime (image minimale)
14FROM nvcr.io/nvidia/l4t-base:r35.2.1
15
16# Copier uniquement les binaires compilés
17COPY --from=builder /tensorflow/bazel-bin /opt/tensorflow
18
19# Installer les dépendances runtime minimales
20RUN apt-get update && apt-get install -y --no-install-recommends \
21    libcudnn8 libnvinfer8 && \
22    rm -rf /var/lib/apt/lists/*
23
24# Résultat : 1.8GB vs 8GB original

Optimisation TensorRT

PYTHON
1# optimize_model.py
2import tensorflow as tf
3from tensorflow.python.compiler.tensorrt import trt_convert as trt
4
5def optimize_for_jetson(model_path: str, output_path: str):
6    """Optimiser un modèle TensorFlow avec TensorRT pour Jetson."""
7
8    # Charger le modèle
9    model = tf.saved_model.load(model_path)
10
11    # Convertir en TensorRT
12    converter = trt.TrtGraphConverterV2(
13        input_saved_model_dir=model_path,
14        precision_mode=trt.TrtPrecisionMode.FP16,  # Précision moitié pour vitesse
15        maximum_cached_engines=100
16    )
17    converter.convert()
18
19    # Sauvegarder le modèle optimisé
20    converter.save(output_path)
21
22    print(f"✅ Modèle optimisé: {model_path}{output_path}")
23    print(f"   Précision: FP16 (2x plus rapide que FP32)")

Pipeline d'Inférence Temps Réel

PYTHON
1# inference.py
2import cv2
3import tensorrt as trt
4import numpy as np
5
6class JetsonInference:
7    def __init__(self, model_path: str):
8        self.engine = self.load_engine(model_path)
9        self.context = self.engine.create_execution_context()
10
11    def infer(self, image: np.ndarray) -> List[Detection]:
12        """Exécuter l'inférence sur une image."""
13        start = time.time()
14
15        # Prétraitement
16        input_tensor = self.preprocess(image)
17
18        # Inférence (GPU)
19        outputs = self.context.execute_v2(bindings=[input_tensor])
20
21        # Post-traitement
22        detections = self.postprocess(outputs)
23
24        latence = (time.time() - start) * 1000
25        print(f"Inférence: {latence:.1f}ms")
26
27        return detections

Résultats Mesurables

YOLOv5 Détection d'Objets

Configuration :

  • Input: 1080p @ 30fps
  • Latence : 78ms par image (< 100ms cible ✅)
  • Précision : mAP 0.89
  • Puissance : 14W (< 20W cible ✅)
  • Image Docker : 1.8GB (< 2GB cible ✅)

Comparaison Cloud vs Edge

MétriqueCloud GPU (A100)Jetson Xavier Edge
Latence12ms + 80ms réseau = 92ms78ms (pas de réseau) ✅
Coût2.50$/heure500$ unique
Hors ligne
Confidentialité❌ (données envoyées au cloud)✅ (traitement local)

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Leçons Apprises

  1. ARM64 ≠ x86_64 : Recompiler depuis les sources
  2. TensorRT est magique : Accélération 2-3x en précision FP16
  3. Ordre des layers Docker : Critique pour les temps de build
  4. Contraintes = Innovation : Limitations forcent l'optimisation

Conclusion

L'edge computing n'est pas qu'une alternative au cloud. C'est une approche qui replace le calcul là où il a le plus de sens : au plus près des données.


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