使用spark 训练机器学习大数据量情况下模型-native bayes

引言

机器学习模型,如nb, svm, xgboost, gdbt, crf 等,是进行分类,排序,回归的常用工具。目前,有许多机器学习的工具性platform,如sklearn等,提供一系列训练和预测模型的工具,适当的运用好工具,不仅可以提高工作效率,模型的train和predict的实战训练,也可以帮助更好的理解机器学习模型的原理。今天介绍笔者使用spark 的platform进行native bayes的训练和预测过程。

之所以选择spark训练nb,是考虑到算法本身的效能。相比于sklearn,spark中的NativeBayes 模型的input可以为sparse vector的格式。这对于数量级较大,特征较多的训练数据,是非常使用的。笔者之前就遇到用sklearn训练时的memory Error的情况。由于训练数据量巨大,100w样本*20w特征,使用dense vector的model就会遇到memory error的情况.

环境安装

spark支持scala,java和py脚本。本人选用了scala脚本,在安装scala之前,首先需要安装java.

java 的安装

首先,在官网下载合适的jdk.  官网链接: https://www.oracle.com/java/technologies/javase/javase-jdk8-downloads.html 需要根据工作环境选择windows和linux对应的jdk版本.

由于笔者工作在linux环境,因此下载: jdk-8u301-linux-x64.tar.gz

注意,如果第一次在官网下载,需要先进行注册,安装要求进行注册并登录即可。

将jdk解压在自己的路径下,笔者的路径为/home/**/soft/

解压过后,在~/.bashrc 设置环境变量,设置完毕之后不要忘记 source ~/.bashrc.


set java environment

JAVA_HOME=mypath/jdk1.8.0_301        

JRE_HOME=$JAVA_HOME/jre    

CLASS_PATH=.:$JAVA_HOME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar:$JRE_HOME/lib

PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin:$JRE_HOME/bin

export JAVA_HOME JRE_HOME CLASS_PATH PATH


测试是否安装成功:

使用命令 java -version

出现类似: java version "1.8.0_301"Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_301-b09)Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.301-b09, mixed mode)

表明安装成功.

scala 的安装

安装java过后,就可以安装scala了.

在官网通过download的指引进行scala的安装.  Scala 官网地址 http://www.scala-lang.org/downloads


spark的安装

最后,要说到spark的安装。

在spark 官网 http://spark.apache.org/downloads.htm 下载tgz文件,解压缩之后,就可以运行文件夹里面的相关脚本了


训练和预测

input 文件的准备

spark的model需要的file的格式符合libsvm格式即可。也就是:

label index1:value1 index2:value2 index3:value3 的格式

需要注意的是,spark的input要求index需要从1开始(注意不是从零)升序排列。

训练脚本的编写

scala训练脚本主要参考https://spark.apache.org/docs/2.2.0/mllib-naive-bayes.html 里面的即可,笔者的训练脚本nb.scala如下:


import org.apache.spark.mllib.classification.{NaiveBayes, NaiveBayesModel}

import org.apache.spark.mllib.util.MLUtils

import java.io._

val version = "_v1"

val data = MLUtils.loadLibSVMFile(sc, "/<mypath>/data/sample_out" + version + ".tsv")

val Array(training, test) = data.randomSplit(Array(0.9, 0.1))

val model = NaiveBayes.train(training, lambda = 1.0, modelType = "multinomial")

model.save(sc, "/<mypath>/mods/nbv1" + version + ".mod")

val predictionAndLabel = test.take(120000).map(p => (model.predict(p.features), p.label))

val accitem = predictionAndLabel.filter(x => x._1 == x._2)

println("the predict accuary:" + accitem.length/predictionAndLabel.length)

val pw = new PrintWriter(new File("/<mypath>/modres/preres" + version + ".tsv" ))

# 将预测结果写入preres文件

for (i <- 0 until predictionAndLabel.length)

       pw.println(predictionAndLabel(i)._1 + "\t" + predictionAndLabel(i)._2);

pw.close()


运行及结果预测

运行scala脚本不能按照常规的思路,使用scala 命令,而是要使用 ./bin/spark-shell(参考:http://spark.apache.org/docs/1.2.0/quick-start.html#self-contained-applications).

在解压后的spark文件夹下:运行 bin/spark-shell < nb.scala 就可以正常进行训练了

根据nb.scala的编写内容,预测结果和正确的label已经被写入了文件preres_v1.tsv中, 将preres_v1.tsv的predict list 和true list 读取出来,然后通过sklearn的classification_report就可以预测出每个类别的p/r, f1值了.

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