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【51CTO.com快譯】我們?cè)诒窘坛讨袑?gòu)建和部署一個(gè)機(jī)器模型，以便利用Stackoverflow數(shù)據(jù)集預(yù)測(cè)工資。 看完本文后，你能夠調(diào)用充分利用REST的Web服務(wù)來獲得預(yù)測(cè)結(jié)果。

由于目的是演示工作流程，我們將使用一個(gè)簡(jiǎn)單的雙列數(shù)據(jù)集進(jìn)行試驗(yàn)，該數(shù)據(jù)集包含多年的工作經(jīng)驗(yàn)和薪水。想了解數(shù)據(jù)集的詳細(xì)信息，參閱我之前介紹線性回歸的那篇文章。

先決條件

1.Python和Scikit-learn方面的基礎(chǔ)知識(shí)

2.有效的微軟Azure訂閱

3.Anaconda或Miniconda

配置開發(fā)環(huán)境

使用Azure ML SDK配置一個(gè)虛擬環(huán)境。 運(yùn)行以下命令以安裝Python SDK，并啟動(dòng)Jupyter Notebook。從Jupyter啟動(dòng)一個(gè)新的Python 3內(nèi)核。 

$ conda create -n aml -y Python=3.6  
$ conda activate aml  
$ conda install nb_conda  
$ pip install azureml-sdk[notebooks]  
$ jupyter notebook  

初始化Azure ML環(huán)境

先導(dǎo)入所有必要的Python模塊，包括標(biāo)準(zhǔn)的Scikit-learn模塊和Azure ML模塊。 

import datetime  
import numpy as np  
import pandas as pd  
from sklearn.model_selection import train_test_split  
from sklearn.linear_model import LinearRegression  
from sklearn.externals import joblib  
import azureml.core  
from azureml.core import Workspace  
from azureml.core.model import Model 
from azureml.core import Experiment  
from azureml.core.webservice import Webservice  
from azureml.core.image import ContainerImage  
from azureml.core.webservice import AciWebservice  
from azureml.core.conda_dependencies import CondaDependencies  

我們需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)Azure ML Workspace，該工作區(qū)充當(dāng)我們這次試驗(yàn)的邏輯邊界。Workspace創(chuàng)建用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)集的Storage Account、存儲(chǔ)秘密信息的Key Vault、維護(hù)映像中心的Container Registry以及記錄度量指標(biāo)的Application Insights。

別忘了把占位符換成你的訂閱ID。 

ws = Workspace.create(name='salary',  
subscription_id='',  
resource_group='mi2',  
create_resource_group=True,  
location='southeastasia'  
)  

幾分鐘后，我們會(huì)看到Workspace里面創(chuàng)建的資源。

現(xiàn)在我們可以創(chuàng)建一個(gè)Experiment開始記錄度量指標(biāo)。由于我們沒有許多參數(shù)要記錄，于是獲取訓(xùn)練過程的啟始時(shí)間。 

exp = Experiment(workspace=ws, name='salexp')  
run = exp.start_logging()  
run.log("Experiment start time", str(datetime.datetime.now()))  

訓(xùn)練和測(cè)試Scikit-learn ML模塊

現(xiàn)在我們將進(jìn)而借助Scikit-learn訓(xùn)練和測(cè)試模型。 

sal = pd.read_csv('data/sal.csv',header=0, index_col=None)  
X = sal[['x']]  
y = sal['y']  
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.25, random_state=10)  
lm = LinearRegression()  
lm.fit(X_train,y_train)  

經(jīng)過訓(xùn)練的模型將被序列化成輸出目錄中的pickle文件。Azure ML將輸出目錄的內(nèi)容自動(dòng)拷貝到云端。 

filename = 'outputs/sal_model.pkl'  
joblib.dump(lm, filename)  

不妨記錄訓(xùn)練作業(yè)的斜率、截距和結(jié)束時(shí)間，從而完成試驗(yàn)。 

run.log('Intercept :', lm.intercept_)  
run.log('Slope :', lm.coef_[0])  
run.log("Experiment end time", str(datetime.datetime.now()))  
run.complete()  

我們可以通過Azure Dashboard來跟蹤度量指標(biāo)和執(zhí)行時(shí)間。

注冊(cè)和加載經(jīng)過訓(xùn)練的模型

每當(dāng)我們凍結(jié)模型，它可以用獨(dú)特的版本向Azure ML注冊(cè)。這讓我們能夠在加載時(shí)在不同的模型之間輕松切換。

不妨將SDK指向PKL文件的位置，注冊(cè)來自上述訓(xùn)練作業(yè)的工資模型。我們還將一些額外的元數(shù)據(jù)以標(biāo)簽這種形式添加到模型中。 

model = Model.register(model_path = "outputs/sal_model.pkl",  
model_name = "sal_model",  
tags = {"key": "1"},  
description = "Salary Prediction",  
workspace = ws)  

檢查Workspace的Models部分，確保我們的模型已注冊(cè)。

是時(shí)候?qū)⒛Ｐ痛虬扇萜饔诚?到時(shí)作為Web服務(wù)來公開)并部署的時(shí)候了。

為了創(chuàng)建容器映像，我們需要將模型所需的環(huán)境告訴Azure ML。然而，我們傳遞一段Python腳本，該腳本含有基于入站數(shù)據(jù)點(diǎn)來預(yù)測(cè)數(shù)值的代碼。

Azure ML API為兩者提供了便利的方法。不妨先創(chuàng)建環(huán)境文件salenv.yaml，該文件告訴運(yùn)行時(shí)環(huán)境在容器映像中添加Scikit-learn。 

salenv = CondaDependencies()  
salenv.add_conda_package("scikit-learn")  
with open("salenv.yml","w") as f:  
f.write(salenv.serialize_to_string())  
with open("salenv.yml","r") as f:  
print(f.read())  

下列代碼片段從Jupyter Notebook來執(zhí)行時(shí)，創(chuàng)建一個(gè)名為score.py的文件，該文件含有模型的推理邏輯。 

%%writefile score.py  
import json  
import numpy as np  
import os  
import pickle  
from sklearn.externals import joblib  
from sklearn.linear_model import LogisticRegression  
from azureml.core.model import Model  
def init():  
global model  
# retrieve the path to the model file using the model name  
model_path = Model.get_model_path('sal_model')  
model = joblib.load(model_path)  
def run(raw_data):  
data = np.array(json.loads(raw_data)['data'])  
# make prediction  
y_hat = model.predict(data)  
return json.dumps(y_hat.tolist())  

現(xiàn)在將推理文件和環(huán)境配置傳遞給映像，從而將各點(diǎn)連起來。 

%%time  
image_config = ContainerImage.image_configuration(execution_script="score.py",  
runtime="python", 
conda_file="salenv.yml")  

這最終會(huì)創(chuàng)建將出現(xiàn)在Workspace的Images部分中的容器映像。

我們都已準(zhǔn)備創(chuàng)建定義目標(biāo)環(huán)境的部署配置，并將它作為托管在Azure Container Instance的Web服務(wù)來運(yùn)行。我們還決定選擇AKS或物聯(lián)網(wǎng)邊緣環(huán)境作為部署目標(biāo)。 

aciconfig = AciWebservice.deploy_configuration(cpu_cores=1,  
memory_gb=1,  
tags={"data": "Salary", "method" : "sklearn"},  
description='Predict Stackoverflow Salary')  
service = Webservice.deploy_from_model(workspace=ws,  
name='salary-svc',  
deployment_config=aciconfig,  
models=[model],  
image_config=image_config)  
service.wait_for_deployment(show_output=True) 

Azure Resource Group現(xiàn)在有一個(gè)為模型運(yùn)行推理的Azure Container Instance。

我們可以從下面這個(gè)方法獲得推理服務(wù)的URL： 

print(service.scoring_uri) 

現(xiàn)在通過cURL來調(diào)用Web服務(wù)。我們可以從同一個(gè)Jupyter Notebook來做到這一點(diǎn)。

你可以從Github代碼庫(kù)來訪問數(shù)據(jù)集和Jupyter Notebook。

這種方法的獨(dú)特之處在于，我們可以從在Jupyter Notebook里面運(yùn)行的Python內(nèi)核來執(zhí)行所有任務(wù)。開發(fā)人員可以利用代碼完成訓(xùn)練和部署ML模型所需的各項(xiàng)任務(wù)。這正是使用諸如ML Service之類的ML PaaS具有的好處。

原文標(biāo)題：Build and Deploy a Machine Learning Model with Azure ML Service，作者：Janakiram MSV

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