对于 Pandas
运行速度的提升方法,之前已经介绍过很多回了,里面经常提及 Dask
,很多朋友没接触过可能不太了解,今天就推荐一下这个神器。
1、什么是Dask?
Pandas
和 Numpy
大家都不陌生了,代码运行后数据都加载到RAM中,如果数据集特别大,我们就会看到内存飙升。但有时要处理的数据并不适合 RAM
,这时候 Dask
来了。
Dask
是开源免费的。它是与其他社区项目(如Numpy,Pandas和Scikit-Learn)协调开发的。
Dask
支持 Pandas
的 DataFrame
和 NumpyArray
的数据结构,并且既可在本地计算机上运行,也可以扩展到在集群上运行。
基本上,只要编写一次代码,使用普通的 Pythonic
语法,就可在本地运行或部署到多节点集群上。这本身就是一个很牛逼的功能了,但这还不是最牛逼的。
我觉得 Dask
的最牛逼的功能是: 它兼容大部分我们已经在用的工具,并且只需改动少量的代码,就可以利用自己笔记本电脑上已有的处理能力并行运行代码。而并行处理数据就意味着更少的执行时间,更少的等待时间和更多的分析时间。
下面这个就是 Dask
进行数据处理的大致流程。
2、Dask支持哪些现有工具?
这一点也是我比较看中的,因为 Dask
可以与 Python
数据处理和建模的库包兼容,沿用库包的API,这对于Python使用者来说学习成本是极低的。而像 Hadoop
、 Spark
这种大数据处理是有很高的学习门槛和时间成本的。
目前, Dask
可支持 pandas
、 Numpy
、 Sklearn
、 XGBoost
、 XArray
、 RAPIDS
等等,光是这几项我觉得就足够用了,至少对于常用的数据处理、建模分析是完全覆盖得掉的。
3、Dask安装
可以使用 conda
或者 pip
,或从源代码安装 dask
。
conda install dask
因为 dask
有很多依赖,所以为了快速安装也可用下面代码,将安装运行 Dask
所需的最少依赖关系集。
conda install dask-core
再有就是通过源来安装。
git clone https://github.com/dask/dask.git
cd dask
python -m pip install .
4、Dask如何使用?
Numpy、pandas
Dask
引入了3个并行集合,它们可以存储大于RAM的数据,这些集合有 DataFrame
、 Bags
、 Arrays
。这些集合类型中的每一个都能够使用在RAM和硬盘之间分区的数据,以及分布在群集中多个节点上的数据。
Dask
的使用是非常清晰的,如果你使用 NumPy
数组,就从 Dask
数组开始,如果你使用 Pandas DataFrame
,就从 Dask DataFrame
开始,依此类推。
这些高级接口在略微变化的情况下复制了标准接口。对于原始项目中的大部分API,这些接口会自动为我们并行处理较大的数据集,实现上不是很复杂,对照 Dask
的doc文档即可一步步完成。
Delayed
下面说一下 Dask
的 Delay
功能,非常强大。
Dask.delayed
是一种并行化现有代码的简单而强大的方法。之所以被叫做 delayed
是因为,它没有立即计算出结果,而是将要作为任务计算的结果记录在一个图形中,稍后将在并行硬件上运行。
有时问题用已有的 dask.array
或 dask.dataframe
可能都不适合,在这些情况下,我们可以使用更简单的 dask.delayed
界面并行化自定义算法。例如下面这个例子。
上面代码在单个线程中按顺序运行。但是,我们看到其中很多可以并行执行。 Dask delayed
函数可修饰 inc
、 double
这些函数,以便它们可延迟运行,而不是立即执行函数,它将函数及其参数放入计算任务图中。
我们简单修改代码,用 delayed
函数包装一下。
上图明显看到了并行的可能性,所以毫不犹豫,使用 compute
进行并行计算,这时才完成了计算。
>>> total.compute()
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由于数据集较小无法比较时间,这里只介绍下使用方法,具体可自己动手实践下。
Sklearn机器学习
关于机器学习的并行化执行,由于内容较多,东哥会在另一篇文章展开。这里简单说下一下 dask-learn
。
dask-learn
项目是与 Sklearn
开发人员协作完成的。现在可实现并行化有 Scikit-learn
的 Pipeline
、 GridsearchCV
和 RandomSearchCV
以及这些的变体,它们可以更好地处理嵌套的并行操作。
因此,如果你将 sklearn
替换为 dklearn
,那么速度将会提升很多。
estimator.fit(X, y)
结果是: sklearn
会在40秒钟左右执行此计算,而 dask-learn
替代品大约需要10秒钟。
另外,如果添加以下代码可以连接到集群,通过 Client
可以展示整个计算过程的 dashboard
,由 Bokeh
实现。
from dask.distributed import Client
c = Client('scheduler-address:8786')
5、总结
以上就是 Dask
的简单介绍,Dask的功能是非常强大的,且说明文档也非常全,既有示例又有解释。感兴趣的朋友可以自行去官网或者 GitHub
学习,东哥下次分享使用 Dask
进行机器学习的一些实例。