机器学习实践心得:数据平台设计与搭建 (2)

第四点,这个平台不是面向机器学习零基础的开发人员,更多的是面向专家和半专家的算法工程师,让他们提高建模的效率。同时这个平台要支持多租户,确保保障数据安全。

以下是我们自己的整体方案,主要分成两大块:

机器学习实践心得:数据平台设计与搭建

下半部分是建模平台,也叫实验平台,它主要供算法工程师使用,建模平台包含:

 

1、对应IDE。在这个平台上进行数据探索、做数据的实验,并且它能支持项目的管理和共享。

 

2、我们希望把已经开发好的特征数据管理起来,方便所有平台用户看到数据资产的情况。

 

3、样本匹配时候,样本ID可能与内部ID不统一,这个时候需要做统一的ID匹配服务。

 

4、帮助算法工程师从万亿级数据里快速地抽取所需数据,这也是非常重要的一点。   

 

5、做机器学习的过程中,除了基本的算法,实际上还有很多代码是重复或者相似的,我们需要把这些常用代码进行函数化封装。   

 

6、支持对模型服务进行打包部署。

 

7、模型还要支持版本管理。

 

8、在实际业务中应用模型,需要实时监控起来,跟进模型的可用性、准确性等。

 

上半部分是生产环境,运行着数据处理pipeline,同时与数据建模平台对接着。

 

在生产环境中,模型对应的特征数据分两类:

 

一类是实时特征数据,比如数据实时采集,生成一些实时的特征,根据不同的业务需求存储在不同的集群里。

 

另一类是离线特征数据,离线数据加工后存到Hive,供模型应用侧进行使用。

 

在生产环境中,我们可以提供在线的预测API或 离线预测好的数据 供业务线使用。

 

五、方案实践具体要点

第一点,我们讲讲jupyter这块:

选择Jupyter作为主要建模IDE而不是自研可视化拖拽建模工具,这样的好处是可以做交互式的分析,建模效率也很高,扩展方便,研发成本低。当然类似微软Azure这样的可视化拖拽建模平台,可以非常清晰地看到整个流程,适合入门级同学快速上手。但我们的目标用户是专家和半专家群体,所以我们选择了最合适的Jupyter。

使用Jupyter时候,为了支持多租户,我们采用Jupyterhub。底层机器学习框架我们用了Tensorflow、Pyspark、Sklearn等。数据处理探索时候,结合sparkmagic,可以非常方便地将写在Jupyter上的Spark代码运行到Spark集群上。

对于Jupyter没有现成的版本管理控制和项目管理, 我们结合git来解决。

另外为了提高建模人员在Jupyter上的效率,我们引入了比较多的插件,例如:把一些典型挖掘pipeline做成Jupyter模板,这样需要再做一个类似业务的时候只需要基于模板再扩展开发,比较好地解决了不规范的问题,避免了很多重复代码,也为实验代码转化为生产代码做好了基础。

 

第二点,说下工具函数:

我们内部提供了主要机器学习相关的函数库和工具:

1)标准化的ID Mapping服务API。

2)创建数据抽取的API,无论是哪种存储,分析人员只要统一调这个API就可。3)可视化做了标准化的函数库和工具类。

4)Jupyter2AzkabanFlow: 可以把原本在Jupyter上写好的代码或者脚本自动转化成AzkabanFlow,解决了特征工程阶段的代码复用问题。

 

第三点,关于使用Tensorflow:

使用Tensorflow时,我们的选型是TensorflowOnSpark,原生的Tensorflow的分布式支持不够好,需要去指定一些节点信息,使用难度较大。

TensorflowOnSpark能够解决原生Tensorflow Cluster分布式问题,代码也很容易迁移到TensorflowOnSpark上,基本不用改。

同时利用yarn可以支持GPU和CPU混部集群,资源易复用。

 

第四点,关于模型交付应用:

在模型交付的问题上,我们把整个预测代码框架化了,提供了多种标准的框架供分析人员直接选用。对输出的模型文件有格式进行要求,例如:只能选择 pmml格式或者tensorflow pb格式。标准化之后,只要使用标准的预测函数库,就可以把建模人员的工作和系统开发人员的工作解藕出来。 

     

最后分享下我们的一些经验:

第一,TensorflowOnSpark上的PS数量有限制,而且Worker和PS节点资源分配不是很灵活,都是等大。

第二,Jupyter在使用的时候,需要自己做一些改造,一些开源库版本兼容性有问题。

第三,使用PMML有性能瓶颈,一些是java对象反复重建,还有一些是格式转化损耗,具体大家可以抓取下jvm信息分析优化。

第四,在落地过程使用Spark、Hive的问题上,需要提供易于使用的诊断工具,建模人员并不是Spark、Hive的专家,不一定熟悉如何诊断优化。

第五,要把模型和特征库当成一个资产来看待,对它的价值定期做评估,要管理好它的生命周期。

第六,一些更偏底层的问题,比如: 硬件的选型可能要注意带宽、内存、GPU平衡。

最后,需要平衡技术栈增加和维护代价,避免引入太多新工具新技术,导致运维困难。

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