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手把手教你上手Apache DolphinScheduler机器学习工作流

手把手教你上手Apache DolphinScheduler机器学习工作流 海豚调度
2022-11-23
1
导读:本⽂介绍了如何上⼿Apache DolphinScheduler构建机器学习⼯作流,希望能给⼤家带来⼀下收获。

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https://github.com/apache/dolphinscheduler

摘要
Apache DolphinScheduler 3.1.0发版后,添加了诸多AI组件,帮助用户在Apache DolphinScheduler上更方便地构建机器学习工作流。
本文介绍如何建立DolphinScheduler与一些机器学习的环境,并以实验案例介绍MLflow组件和DVC组件的使用。



01


DolphinScheduler与机器学习环境


01

实用项目


所有的代码可在 https://github.com/jieguangzhou/dolphinscheduler-ml-tutorial获取
 
 
 
git clone https://github.com/jieguangzhou/dolphinscheduler-ml-tutorial.git
git checkout dev

02

安装环境

Conda

略,按照官网安装即可,并将conda路径加入到环境变量
执行安装相关包, 安装后mlflow, dvc 命令会安装到conda的bin目录下。
 
 
 
pip install mlflow==1.30.0 dvc

Java8环境

 
 
 
sudo apt-get update
sudo apt-get install openjdk-8-jdk
java -version

配置Java环境变量, ~/.bashrc 或者 ~/.zshrc

# 确认你的jdk的目录是否为这个,配置环境变量
export JAVA_HOME=/usr/lib/jvm/java-1.8.0-openjdk-amd64
export PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin

Apache DolphinScheduler 3.1.0

下载DolphinScheduler 3.1.0
 
 
 
# 进入以下目录(可以在其他目录安装,为了方便复现,本文在以下目录安装)
cd first-example/install_dolphinscheduler
## install DolphinScheduler
wget https://dlcdn.apache.org/dolphinscheduler/3.1.0/apache-dolphinscheduler-3.1.0-bin.tar.gz
tar -zxvf apache-dolphinscheduler-3.1.0-bin.tar.gz
rm apache-dolphinscheduler-3.1.0-bin.tar.gz
配置DolphinScheduler中的Conda环境和Python环境
 
 
 
## 配置conda环境和默认python环境
cp common.properties apache-dolphinscheduler-3.1.0-bin/standalone-server/conf
echo "export PATH=$(which conda)/bin:\$PATH" >> apache-dolphinscheduler-3.1.0-bin/bin/env/dolphinscheduler_env.sh
echo "export PYTHON_HOME=$(dirname $(which conda))/python" >> apache-dolphinscheduler-3.1.0-bin/bin/env/dolphinscheduler_env.sh
  • dolphinscheduler-mlflow配置
    在使用MLFLOW组件时会引用Github上的dolphinscheduler-mlflow项目,如网络无法畅通链接,可以按一下步骤替换仓库源
    首先执行 git clone https://github.com/apache/dolphinscheduler-mlflow.git
    然后修改common.properties中 ml.mlflow.preset_repository 字段值为下载后的绝对路径即可
启动DolphinScheduler
 
 
 
## start DolphinScheduler
cd apache-dolphinscheduler-3.1.0-bin
bash bin/dolphinscheduler-daemon.sh start standalone-server

## 可以通过以下命令查看日志
# tail -500f standalone-server/logs/dolphinscheduler-standalone.log
启动后,稍等一会服务启动即可进入DolphinScheduler的页面
打开 http://localhost:12345/dolphinscheduler/ui,可以看到DolphinScheduler页面
账号:admin,密码:dolphinscheduler123

MLflow

MLflow Tracking Server启动比较简单,可简单通过命令docker run --name mlflow -p 5000:5000 -d jalonzjg/mlflow:latest 启动即可
打开 http://localhost:5000,可以看到MLflow模型和实验管理的页面

该镜像的Dockerfile可见 first-example/docker-mlflow/Dockerfile

02

组件介绍

本文主要用到以下5个类型的组件:

01

Shell组件


SHELL组件用于运行shell类型任务。


02

Python组件


PYTHON组件用于运行python类型任务。

03

Conditions组件


CONDITIONS是一个条件节点,根据上游任务运行状态,判断应该运行哪个下游任务。

04

MLFLOW组件


MLFLOW组件用于在DolphinScheduler上运行MLflow Project和基于 dolphinscheduler-mlflow库实现针对分类场景的预置算法和AutoML功能,部署MLflow tracking server上的模型。

05

DVC组件


DVC组件用于在DolphinScheduler上进行机器学习中的数据的版本管理,如将特定数据注册为特定版本,下载特定版本的数据。
以上五个组件中,
  • SHELL组件和PYTHON组件为基础组件,可以运行广泛的任务;
  • CONDITIONS为逻辑组件,可以动态控制工作流的运行逻辑;
  • MLFLOW组件和DVC组件为机器学习类型组件,可以用于方便在工作流上方便使用机器学习场景特性能力。

03


机器学习Workflow

Workflow包含三个部分:
  • 第一部分为前置的一些准备,比如数据下载,数据版本管理仓库建立等,为一次性准备工作;
  • 第二部分为训练模型工作流:包含数据预处理,训练模型和模型评估;
  • 第三部分为部署流程工作流:包含模型部署,接口测试。

01

前置准备工作流


创建一个目录用于存放过程中的所有的数据  mkdir /tmp/ds-ml-example
在项目一开始,我们需要下载实验数据和进行dvc仓库的初始化用于数据版本管理
以下所有命令皆在dolphinscheduler-ml-tutorial/first-example目录下运行
因为我们通过pydolphinscheduler 提交工作流,所以安装一下 pip install apache-dolphinscheduler==3.1.0

Workflow(download-data): 下载实验数据

命令: pydolphinscheduler yaml -f pyds/download_data.yaml
依次执行以下两个任务
  1. install-dependencies: 安装下载脚本中需要的python依赖包
  2. download-data: 下载数据集到 /tmp/ds-ml-example/raw


Workflow(dvc_init_local): 初始化DVC数据版本管理仓库

命令: pydolphinscheduler yaml -f pyds/init_dvc_repo.yaml
依次执行以下任务
  1. create_git_repo: 本地创建一个空的git仓库
  2. init_dvc: 将仓库转为dvc类型仓库,用于进行数据版本管理
  3. condition: 判断init_dvc任务执行情况,若成功则执行report_success_message,否则执行report_error_message



02

训练模型工作流


在训练模型阶段,包含了数据预处理,模型训练,模型评估相关工作。

Workflow(download-data): 数据预处理

命令:  pydolphinscheduler yaml -f pyds/prepare_data.yaml

依次执行以下任务
  1. data_preprocessing: 进行数据预处理,这里为了演示,只做了简单的截断处理
  2. upload_data: 上传数据到仓库中,并注册为特定版本好 v1
下图为git仓库中的信息

Workflow(train_model): 训练模型

命令: pydolphinscheduler yaml -f pyds/train_model.yaml
依次执行以下任务
  1. clean_exists_data: 删除可能重复实验时产生的历史数据 /tmp/ds-ml-example/train_data
  2. pull_data: 拉取v1版本的数据到 /tmp/ds-ml-example/train_data
  3. train_automl: 使用MLFLOW组件的AutoML功能训练分类模型,并注册到MLflow Tracking Server中,若当前模型版本F1为最高,则注册为Production版本。
  4. inference: 传入要批量推理的小部分数据,使用mlflow CLI 进行批量推理
  5. evaluate: 获取inference推理的结果,对模型再次进行简单的评估,包括新数据的指标,预测的label分布等。

其中train_automl运行完成后可以在MLflow Tracking Server ( http://localhost:5000 ) 中看到对应的实验结果以及模型情况


其中evaluate任务运行完,可以查看对应的日志:


03

部署工作流


Workflow(deploy_model): 部署模型

运行:pydolphinscheduler yaml -f pyds/deploy.yaml
依次运行以下任务:
  1. kill-server: 关闭之前的服务
  2. deploy-model: 部署模型
  3. test-server: 测试服务

该工作流定义如果手动启动,界面如下,即输入端口号和模型版本号即可。


04

整合工作流


在实际使用中,在工作流稳定迭代后,需要将整个流程串起来,比如说拿到新版本的数据,训练模型,如果模型效果更好,则部署模型。
如下,我们切换到production版本 git checkout first-example-production
两个版本差异:
  1. 多了一个train_and_deploy.yaml 的工作流定义,用于串联各个工作流
  2. 修改预处理脚本得到v2版本数据
  3. 将每个子工作流的定义中,是否运行的flag改为false,由 train_and_deploy.yaml 统一运行.
运行:pydolphinscheduler yaml -f pyds/train_and_deploy.yaml
下图中每个任务皆为子工作流任务,对应上面介绍的的三个工作流。

如下,运行完成后,得到新版模型version2,并且已经注册为Production



04


总结

本文介绍了如何上手Apache DolphinScheduler构建机器学习工作流,希望能给大家带来一些收获:
  1. 了解如果构建Apache DolphinScheduler, Conda, MLflow 服务环境;
  2. 能够快速运行一个机器学习工作流。

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海豚调度
Apache DolphinScheduler是一个分布式、去中心化、易扩展的可视化DAG工作流任务调度系统,其致力于解决数据处理流程中错综复杂的依赖关系,使调度系统在数据处理流程中开箱即用。
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