如何在CDH中使用PySpark分布式运行GridSearch算法

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Fayson的github：

​​https://github.com/fayson/cdhproject​​

提示：代码块部分可以左右滑动查看噢

1.文档编写目的

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当我们在跑机器学习程序，尤其是调节网格参数时，通常待调节的参数有很多，参数之间的组合更是复杂。Python的sklearn包中GridSearch模块，能够在指定的范围内自动搜索具有不同超参数的不同模型组合，在数据量过于庞大时对于单节点的运算存在效率问题，本篇文章Fayson主要介绍如何将Python中的GridSearch搬到CDH集群中借助于Spark进行分布式运算。

• 内容概述

1.环境准备

2.Python和PySpark代码示例

3.示例运行

• 测试环境

1.CM和CDH版本为5.14.2

2.Redhat7.4

3.Spark2.2.0

2.环境准备

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1.在CDH集群的所有节点执行如下命令安装OS依赖包

[root@ip-172-31-6-83 shell]# yum -y install gcc python-devel

（可左右滑动）

2.在集群所有节点安装Python的依赖包

[root@ip-172-31-6-83 pip-10.0.1]# pip install sklearn

（可左右滑动）

[root@ip-172-31-6-83 pyspark_code]# pip install numpy

（可左右滑动）

[root@ip-172-31-6-83 pyspark_code]# pip install scipy

（可左右滑动）

[root@ip-172-31-6-83 pyspark_code]# pip install spark-sklearn

（可左右滑动）

3.Python版GridSearch代码

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如下是Python版本的GridSearch示例代码：

#sklearn_GridSearch常用方法:
#grid.fit()：运行网格搜索
#grid_scores_：给出不同参数情况下的评价结果
#best_params_：描述了已取得最佳结果的参数的组合
#best_score_：成员提供优化过程期间观察到的最好的评分

from sklearn import datasets
from sklearn.cross_validation import train_test_split
from sklearn.grid_search import GridSearchCV
from sklearn.metrics import classification_report
from sklearn.svm import SVC

# Loading the Digits dataset
digits = datasets.load_digits()

# To apply an classifier on this data, we need to flatten the image, to
# turn the data in a (samples, feature) matrix:
n_samples = len(digits.images)
X = digits.images.reshape((n_samples, -1))
y = digits.target

# 将数据集分成训练集和测试集
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(
    X, y, test_size=0.5, random_state=0)

# 设置gridsearch的参数
tuned_parameters = [{'kernel': ['rbf'], 'gamma': [1e-3, 1e-4],
                     'C': [1, 10, 100, 1000]},
                    {'kernel': ['linear'], 'C': [1, 10, 100, 1000]}]

#设置模型评估的方法.如果不清楚,可以参考上面的k-fold章节里面的超链接
score = 'precision'
#构造这个GridSearch的分类器,5-fold
clf = GridSearchCV(SVC(), tuned_parameters, cv=5,
                   scoring='%s_weighted'% score)
#只在训练集上面做k-fold,然后返回最优的模型参数
clf.fit(X_train, y_train)
print("Best parameters set found on development set:")
#输出最优的模型参数
print(clf.best_params_)
#在测试集上测试最优的模型的泛化能力.
y_true, y_pred = y_test, clf.predict(X_test)
print(classification_report(y_true, y_pred))

（可左右滑动）

4.Pyspark版GridSearch代码

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如下是PySpark的示例代码：

# -*- coding: utf-8 -*-
from sklearn import svm, datasets
from sklearn.model_selection import train_test_split
from spark_sklearn.grid_search import GridSearchCV
from pyspark import SparkContext

sc = SparkContext(appName="PySpark_GridSearch")
sc.setLogLevel("INFO")

# Loading the Digits dataset
digits = datasets.load_digits()

# To apply an classifier on this data, we need to flatten the image, to
# turn the data in a (samples, feature) matrix:
n_samples = len(digits.images)
X = digits.images.reshape((n_samples, -1))
y = digits.target

# 将数据集分成训练集和测试集
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.5, random_state=0)

# 设置gridsearch的参数
tuned_parameters = [{'kernel': ['rbf'], 'gamma': [1e-3, 1e-4],
                     'C': [1, 10, 100, 1000]},
                    {'kernel': ['linear'], 'C': [1, 10, 100, 1000]}]

#设置模型评估的方法.如果不清楚,可以参考上面的k-fold章节里面的超链接
score = 'precision'
#构造这个GridSearch的分类器,5-fold
svr = svm.SVC()
clf = GridSearchCV(sc, svr, tuned_parameters, cv=5, scoring='%s_weighted'% score)

#只在训练集上面做k-fold,然后返回最优的模型参数
clf.fit(X_train, y_train)
sorted(clf.cv_results_.keys())
#输出模型参数
print(clf.cv_results_)

（可左右滑动）

5.示例运行

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1.在Spark2的Gateway节点上使用spark2-submit命令提交运行

spark2-submit gridsearch.py \
    --master yarn-client \
    --num-executors 4 \
    --driver-memory 2g \
    --driver-cores 1 \
    --executor-memory 2g \
    --executor-cores 1

（可左右滑动）

命令行显示作业运行成功，日志如下：

查看Yarn的8080界面，作业显示执行成功

查看Spark2的History，可以看到作业是分布在CDH集群的多个节点上运行

6.总结

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1.在CDH集群中分布式运行Gridsearch算法时，需要将集群所有节点安装Python的sklearn、numpy、scipy及spark-sklearn依赖包

2.代码上需要将引入spark-learn包下的grid_search

3.关于spark-learn包中更多API请参考如下文档：

​​https://databricks.github.io/spark-sklearn-docs/#id5​​

提示：代码块部分可以左右滑动查看噢

为天地立心，为生民立命，为往圣继绝学，为万世开太平。

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