Python:如何使机器学习预测在生产中运行得更快?

时间:2017-01-27 10:37:19

标签: python pandas optimization machine-learning scikit-learn

我在scikit-learn中创建了一个机器学习模型,我需要在生产中使用实时数据进行部署。这些功能如下所示:

  date          event_id  user_id     feature1    feature2    featureX...
  2017-01-27    100       5555        1.23        2           2.99
  2017-01-27    100       4444        2.55        5           3.16
  2017-01-27    100       3333        0.45        3           1.69
  2017-01-27    105       1212        3.96        4           0.0
  2017-01-27    105       2424        1.55        2           5.56
  2017-01-27    105       3636        0.87        4           10.28

因此,每天都有不同的事件。在事件开始之前,我基本上将它存储在数据框中,方法是将它们从数据库中拉出来,然后使用pickle scikit模型计算预测:

df_X = df.drop(['date', 'event_id', 'user_id'], axis=1)
loaded_model = joblib.load("model.joblib.dat")
prediction = loaded_model.predict_proba(df_X)

然后我将预测与df匹配,并根据需要将其作为输出发送到API或文件。

当事件开始时,我会从API中不断更新featureX。要进行更新,请使用遍历每个event_iduser_id的循环,并使用新的df值更新featureX,重新计算并发送到输出试。

为此,我做了这样的事情:

# get list of unique event ids
events = set(df['event_id'].tolist())

try:
    while True:
        start = time.time()
        for event in events:
            featureX = request.get(API_URL + event)
            featureX_json = featureX.json()

            for user in featureX_json['users']:
                df.loc[df.user_id == user['user_id'],
                       'featureX'] = user['featureX']

        df_X = df.drop(['date', 'event_id', 'user_id'], axis=1)
        df['prediction'] = loaded_model.predict_proba(df_X)

        # send to API or write to file

        end = time.time()
        print('recalculation time {} secs'.format(end - start))

except KeyboardInterrupt:
    print('exiting !')

这对我来说很好,但整个预测更新在服务器中需要大约4秒,我需要它在1秒内。我试图找出while loop中我可以改变的内容以获得我需要的加速?

根据event_id = 100网址http://myapi/api/event_users/<event_id>的要求添加了json示例:

{
    "count": 3,
    "users": [
        {
            "user_id": 4444,
            "featureY": 34,
            "featureX": 4.49,
            "created": "2017-01-17T13:00:09.065498Z"
        },
        {
            "user_id": 3333,
            "featureY": 22,
            "featureX": 1.09,
            "created": "2017-01-17T13:00:09.065498Z"
        },
         {
            "user_id": 5555,
            "featureY": 58,
            "featureX": 9.54,
            "created": "2017-01-17T13:00:09.065498Z"
        }
    ]
}

2 个答案:

答案 0 :(得分:1)

# get list of unique event ids
events = df['event_id'].unique().tolist()

try:
    while True:     # i don't understand why do you need this loop...
        start = time.time()
        for event in events:
            featureX = request.get(API_URL + event)
            tmp = pd.DataFrame(featureX.json()['users'])

            df.loc[(df.event_id == event), 'featureX'] = \
                df.loc[df.event_id == event, 'user_id'] \
                  .map(tmp.set_index('user_id').featureX)

        df_X = df.drop(['date', 'event_id', 'user_id'], axis=1)
        df['prediction'] = loaded_model.predict_proba(df_X)

        # send to API or write to file

        end = time.time()
        print('recalculation time {} secs'.format(end - start))

except KeyboardInterrupt:
    print('exiting !')

演示event_id == 100

首先让你的JSON对象创建一个DF:

tmp = pd.DataFrame(featureX_json['users'])

In [33]: tmp
Out[33]:
                       created  featureX  featureY  user_id
0  2017-01-17T13:00:09.065498Z      4.49        34     4444
1  2017-01-17T13:00:09.065498Z      1.09        22     3333
2  2017-01-17T13:00:09.065498Z      9.54        58     5555

现在我们可以摆脱for user in featureX_json['users']:循环:

In [29]: df.loc[df.event_id == 100, 'featureX'] = \
             df.loc[df.event_id == 100, 'user_id'].map(tmp.set_index('user_id').featureX)

In [30]: df
Out[30]:
         date  event_id  user_id  feature1  feature2  featureX
0  2017-01-27       100     5555      1.23         2      9.54   # 2.99 -> 9.54
1  2017-01-27       100     4444      2.55         5      4.49   # 3.16 -> 4.49
2  2017-01-27       100     3333      0.45         3      1.09   # 1.69 -> 1.09
3  2017-01-27       105     1212      3.96         4      0.00
4  2017-01-27       105     2424      1.55         2      5.56
5  2017-01-27       105     3636      0.87         4     10.28

答案 1 :(得分:0)

最好订阅某种消息队列,例如Kafka。然后,您可以在FeatureX进行更新时使用它,而不是无休止地在循环中进行批处理API调用,然后遍历整个数据源,等等。

关于预测,可能需要采用更具扩展性的方法。您可以将数据帧分成多个块,并向可扩展的高吞吐量预测API发出异步请求。使用这种方法,您仅受网络延迟和可以同时发出多少个请求的限制。如果预测API可以每秒处理数千个/ 10k / 100k的请求,那么您的预测时间可以减少到不到一秒(可能只有几百毫秒)。

我的服务mlrequest是一种低延迟,高吞吐量,高可用性的机器学习API,非常适合此类问题。我们可以处理和扩展到每秒很多很多的预测。下一个版本(即将推出)将支持Scikit Learn模型和Pandas Dataframe。以下是训练和预测的简单示例。您可以获得free api key,每月可进行50,000个模型交易。

安装mlrequest Python客户端

$pip install mlrequest

训练模型并将其部署到全球5个数据中心非常简单:

from mlrequest import Classifier
classifier = Classifier('my-api-key')
features = {'feature1': 'val1','feature2': 100}
training_data = [{'features': features, 'label': 1}, ...]
r = classifier.learn(training_data=training_data, model_name='my-model', class_count=2) 

预测

features = [{'feature1': 'val1', 'feature2': 77}, ...]
r = classifier.predict(features=features, model_name='my-model', class_count=2)
r.predict_result