如何衔接Spark 和Tensorflow？

Posted 2021-04-24 Spark技术日报

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Spark&Tensorflow

我们知道，Spark 目前是大数据处理组件的王者，实现了让大数据处理更轻松的远景。Tensorflow则是深度学习当之无愧最热的框架。而在现实当中，Spark 和Tensorflow的衔接往往是脱节的。我们希望保留Spark/TF各自的优势和习惯，并且能够实现无缝衔接。

因为我自身是比较熟悉Spark的，Spark一开始就立足于提供一个完整技术栈，这自然包括数据组织，处理，还有机器学习。

奈何深度学习突然崛起，原有的MLlib和GraphX 突然就不够用了，和深度学习的整合成了Spark一个非常重要的挑战。无论是文本，图像，序列，还是AI,本质都是数据处理，只是说AI是一个比较高阶的数据处理而已。

为什么说Spark必须想办法和深度学习整合呢？因为深度学习框架譬如Tensorflow,自身也在不断调整数据读取和处理的API，比如DataSet API，这部分其实会反噬Spark的护城河。

从技术角度而言，如果将Spark 和Tensorflow集成后，那么数据获取，处理，训练，预测就会在一条pipeline上，无缝衔接。Spark提供了一套规范，约束了整个流程，使得维护变得简单。

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Spark 强大的数据处理能力

Spark 在Mllib里提供了大量的针对机器学习的数据预处理API,这些API可以将数据快速转化为Tensorlfow能够识别的数学表示形态，比如词向量，普通向量，矩阵等。

从团队角度而言，算法和研发都被规范到了Spark这条线上后，Spark开发工程师拿着TF的训练代码丢到自己的Spark程序里就可以跑起来。

算法工程师不需要各种数据处理代码写完后，研发还要再写一遍，因为都是直接用spark写成的。同时值得一提的是，这还充分实现团队的弹性。比如研发资源紧张，那么要求算法工程师把数据处理的代码写完，直接丢给研发即可。如果算法资源紧张，算法只要写完模型训练代码，研发写数据获取和处理的代码。双方只要都掌握pyspark做衔接即可很好沟通和交流。

另外，大家可能会好奇，Spark 和 Tensorflow 如何进行衔接呢？ 首先是Spark支持Python, Scala, Java, R 等语言，Tensorflow其实也支持Python, Java等语言，只要我们确定一个语言，那么其实就可以实现集成的。我最终选择了Python语言，因为这是算法和研发都相对容易接受的语言，并且两个框架都支持的不错。

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环境准备

推荐实验环境如下：

3. python 2.7 /virtualenv

4. Kafka

软件似乎有点多，读者可能感受到一丝压力，然而安装和使用它们是一件非常容易的事情。这里我会假设读者使用的电脑是Mac，并且使用homebrew进行软件管理。

Step 1:

下载JDK 1.8,你下载后双击安装即可。安装后的路径应该是在：

/Library/Java/JavaVirtualMachines

比如我的目录结构会是这样的：

Step2:

~/Softwares/spark-2.2.0-bin-hadoop2.7

Step3:

配置tensorflow环境。这里推荐用virtualenv，非常好用。

安装virtualenv：

pip install --upgrade virtualenv

之后创建virutalenv环境。

virtualenv --system-site-packages ~/python2.7/tensorflow

切换到该环境下：

source ~/python2.7/tensorflow/bin/activate  

最后的样子：

(tensorflow) [w@me]$

Step4:

现在让我们安装tensorflow:

pip install tensorflow

验证下：

(tensorflow) [w@me]$ python
Python 2.7.10 (default, Feb  7 2017, 00:08:15)
[GCC 4.2.1 Compatible Apple LLVM 8.0.0 (clang-800.0.34)] on darwin
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.>>> import tensorflow as tf>>> tf.__version__'1.4.0'>>>

对了，为了方便起见，我们还是设置下SPARKHOME和JAVAHOME两个环境变量。可以在

~/.bash_profile

文件中添加如下两行：

export JAVA_HOME=/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_151.jdk/Contents/Home/export SPARK_HOME=[YOUR-HOME]/Softwares/spark-2.2.0-bin-hadoop2.7

记得把YOUR-HOME替换成你自己的目录。

Step5:

通常有了上面的配置就够了。当时为了方便开发，我们还需要装一些python的依赖。把下面内容拷贝到一个文件里，假设是requirements.txt:

# This file should list any python package dependencies.coverage>=4.4.1h5py>=2.7.0keras==2.0.4 # NOTE: this package has only been tested with keras 2.0.4 and may not work with other releasesnose>=1.3.7  # for testingnumpy>=1.11.2pillow>=4.1.1,<4.2pygments>=2.2.0pandas>=0.19.1six>=1.10.0kafka-python>=1.3.5tensorflowonspark>=1.0.5tensorflow-tensorboard>=0.1.6jieba>=0.39PIL>=1.1.7redis>=2.10.6scikit-learn>=0.19.0scipy>=0.19.1

在激活有的virtualenv后，运行如下命令安装：

pip install -r requirements.txt 

pyspark不是必须的，因为在Spark里已经集成，但是为了能够实现代码提示，我们还是通过pip安装下。以为它特别大，所以可以使用阿里云的镜像来加速：

pip install pyspark -i  http://mirrors.aliyun.com/pypi/simple --trusted-host mirrors.aliyun.com

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