spark之MLLIB_sparkmlib是什么

1、MLlib简介

MLlib是Spark的机器学习（Machine Learning）库，旨在简化机器学习的工程实践工作，并方便扩展到更大规模。MLlib由一些通用的学习算法和工具组成，包括分类、回归、聚类、协同过滤、降维等，同时还包括底层的优化原语和高层的管道API。具体来说，其主要包括以下几方面的内容：

1. 算法工具：常用的学习算法，如分类、回归、聚类和协同过滤；
2. 特征化工具：特征提取、转化、降维，和选择工具；
3. 管道(Pipeline)：用于构建、评估和调整机器学习管道的工具;
4. 持久性：保存和加载算法，模型和管道;
5. 实用工具：线性代数，统计，数据处理等工具。

2、MLlib支持的主要机器学习算法

Spark在机器学习方面的发展非常快，目前已经支持了主流的统计和机器学习算法。纵观所有基于分布式架构的开源机器学习库，MLlib可以算是计算效率最高的。MLlib目前支持4种常见的机器学习问题: 分类、回归、聚类和协同过滤。下表列出了目前MLlib支持的主要的机器学习算法：

3、机器学习工作流(PipeLine)

3.1、工作流的组成

• DataFrame：使用Spark SQL中的DataFrame作为数据集，它可以容纳各种数据类型。 较之 RDD，包含了 schema 信息，更类似传统数据库中的二维表格。它被 ML Pipeline 用来存储源数据。例如，DataFrame中的列可以是存储的文本，特征向量，真实标签和预测的标签等。
• Transformer：翻译成转换器，是一种可以将一个DataFrame转换为另一个DataFrame的算法。比如一个模型就是一个 Transformer。它可以把 一个不包含预测标签的测试数据集 DataFrame 打上标签，转化成另一个包含预测标签的 DataFrame。技术上，Transformer实现了一个方法transform（），它通过附加一个或多个列将一个DataFrame转换为另一个DataFrame。

   

• Estimator：翻译成估计器或评估器，它是学习算法或在训练数据上的训练方法的概念抽象。在 Pipeline 里通常是被用来操作 DataFrame 数据并生产一个 Transformer。从技术上讲，Estimator实现了一个方法fit（），它接受一个DataFrame并产生一个转换器。如一个随机森林算法就是一个 Estimator，它可以调用fit（），通过训练特征数据而得到一个随机森林模型。

• Parameter：Parameter 被用来设置 Transformer 或者 Estimator 的参数。现在，所有转换器和估计器可共享用于指定参数的公共API。ParamMap是一组（参数，值）对。

• PipeLine：翻译为工作流或者管道。工作流将多个工作流阶段（转换器和估计器）连接在一起，形成机器学习的工作流，并获得结果输出。

3.2、如何构建一个工作流

定义 Pipeline 中的各个工作流阶段PipelineStage，（包括转换器和评估器），比如指标提取和转换模型训练等。有了这些处理特定问题的转换器和 评估器，就可以按照具体的处理逻辑有序的组织PipelineStages 并创建一个Pipeline。

pipeline =Pipeline(stages=[stage1,stage2,stage3])

在训练阶段，管道如下，以DataFrame存储的行形式的文本(Raw text)经过Tokenizer转化变成了词(Words)，词经HashingTF转化变成了特征(Feature vectors),特征经LR得到了回归模型。

测试过程的管道如下：

3.3、构建管道实例 

设置sparkSession

from pyspark.sql import SparkSession
spark = SparkSession.builder.master("local").appName("spark ML").getOrCreate()

设置机器学习相关包

from pyspark.ml import Pipeline
from pyspark.ml.classification import LogisticRegression
from pyspark.ml.feature import HashingTF,Tokenizer

创建训练集

#创建DataFrame训练集
#训练集包括字段id,text,label
df_train = spark.createDataFrame([
    (0, "a b c d e spark", 1.0),
    (1, "b d", 0.0),
    (2, "spark f g h", 1.0),
    (3, "hadoop mapreduce", 0.0)
], ["id", "text", "label"])

定义工作流，构建训练管道，得到训练模型

#构建转化器和评估器
#定义分词器，spark自带的Tokenizer以空格分词；inputCol为输入的列名，outputCol为转化输出的列名
tokenizer=Tokenizer(inputCol="text", outputCol="words")
hashTf=HashingTF(inputCol=tokenizer.getOutputCol(), outputCol="features")
lr = LogisticRegression(maxIter=10, regParam=0.001)
 
 
#创建训练管道
pipeline = Pipeline(stages=[tokenizer, hashingTF, lr])
 
#训练模型
model=pipeline.fit(df_train)

构建测试集及预测

#测试DataFrame构建
df_test=spark.createDataFrame([
    (4, "spark i j k"),
    (5, "l m n"),
    (6, "spark hadoop spark"),
    (7, "apache hadoop")
], ["id", "text"])
 
 
#测试
predict=model.transform(df_test)
#显示预测结果id|text|words|features|rawPrediction|probability|prediction
predict.show()

参考

http://dblab.xmu.edu.cn/blog/1763-2/