अपाचे स्पार्क के यूडीएफ में स्पार्ककॉन्टेक्स्ट त्रुटियों के पीछे के रहस्य को उजागर करना
के साथ काम करना अपाचे स्पार्क और पाइस्पार्क में अक्सर बड़े पैमाने पर डेटा कार्यों को संभालने के लिए वितरित कंप्यूटिंग का उपयोग करना शामिल होता है। लेकिन कभी-कभी चीजें योजना के मुताबिक नहीं होतीं। एक आम समस्या जिसका कई डेटा वैज्ञानिकों को सामना करना पड़ता है, खासकर कॉल करते समय उपयोगकर्ता-परिभाषित फ़ंक्शन (यूडीएफ), कुख्यात "स्पार्ककॉन्टेक्स्ट का उपयोग केवल ड्राइवर पर किया जा सकता है" त्रुटि है।
इमेज प्रोसेसिंग जैसे जटिल संचालन करते समय यह त्रुटि विशेष रूप से निराशाजनक हो सकती है, जहां कार्यों को कई श्रमिकों में विभाजित किया जाता है। छवि सुविधा निष्कर्षण जैसे परिदृश्यों में, यह समझना महत्वपूर्ण हो जाता है कि स्पार्ककॉन्टेक्स्ट इस तरह से व्यवहार क्यों करता है। 💻
इस लेख में, मैं आपको PyTorch में ResNet मॉडल से जुड़े एक उदाहरण के बारे में बताऊंगा। हम पता लगाएंगे कि यूडीएफ के भीतर संचालन को क्रमबद्ध करने का प्रयास करते समय स्पार्ककॉन्टेक्स्ट समस्याएं क्यों पैदा करता है, जिससे रनटाइम त्रुटि होती है। इसके माध्यम से, मैं स्पार्क के साथ सुचारू डेटा प्रोसेसिंग को सक्षम करने के लिए त्रुटि के आसपास काम करने के लिए रणनीतियाँ भी साझा करूँगा।
यदि आपको स्पार्क में एमएल पाइपलाइन बनाते समय इस समस्या का सामना करना पड़ा है, तो आप अकेले नहीं हैं! मेरे साथ बने रहें क्योंकि हम इस त्रुटि से बचने और वितरित वातावरण में स्पार्क यूडीएफ के सुचारू संचालन को सुनिश्चित करने के लिए व्यावहारिक समाधान तलाश रहे हैं। 🚀
| आज्ञा | उपयोग का विवरण और उदाहरण |
|---|---|
| broadcast() | स्पार्क में सभी कार्यों में रीड-ओनली वैरिएबल साझा करने के लिए उपयोग किया जाता है, प्रत्येक कार्यकर्ता पर पुन: आरंभीकरण से बचा जाता है। इस मामले में, वितरित प्रसंस्करण के दौरान लगातार मॉडल पहुंच को सक्षम करने के लिए resnet_model को प्रसारित किया जाता है। |
| udf() | डेटाफ़्रेम पर कस्टम परिवर्तन लागू करने के लिए PySpark में एक उपयोगकर्ता-परिभाषित फ़ंक्शन (UDF) बनाता है। यहां, यह स्पार्क डेटाफ्रेम के भीतर छवि सुविधाओं को निकालने के लिए एक्स्ट्रेक्ट_फीचर फ़ंक्शन को यूडीएफ के रूप में पंजीकृत करता है। |
| transform.Compose() | PyTorch के torchvision.transforms में एक विधि जो छवि परिवर्तनों को श्रृंखलाबद्ध करती है। यह ResNet मॉडल द्वारा फीचर निष्कर्षण के लिए छवियों को तैयार करते हुए, रिसाइज़, सेंटरक्रॉप और ToTensor के साथ छवि प्री-प्रोसेसिंग को सरल बनाता है। |
| transform.Normalize() | पूर्व-प्रशिक्षित ResNet मॉडल के लिए सुसंगत इनपुट को सक्षम करते हुए, विशिष्ट साधनों और मानक विचलनों के लिए छवि पिक्सेल मानों को सामान्य करने के लिए उपयोग किया जाता है। वितरित कार्यों में सटीक सुविधा निष्कर्षण प्राप्त करने के लिए यह महत्वपूर्ण है। |
| with torch.no_grad() | मॉडल अनुमान के दौरान मेमोरी और कम्प्यूटेशनल संसाधनों को बचाने के लिए PyTorch में ग्रेडिएंट गणना अक्षम करता है। इसका उपयोग सुविधाओं को निकालते समय अनावश्यक ग्रेडिएंट ट्रैकिंग को रोकने, स्पार्क के वितरित संदर्भ में प्रदर्शन में सुधार करने के लिए किया जाता है। |
| extract_features_udf() | एक यूडीएफ विशेष रूप से प्रत्येक डेटाफ़्रेम पंक्ति में छवि डेटा पर extract_features फ़ंक्शन को लागू करने के लिए बनाया गया है। यह स्पार्क एसक्यूएल संदर्भों में यूडीएफ पंजीकरण का लाभ उठाते हुए, स्पार्क श्रमिकों में समानांतर सुविधा निष्कर्षण को सक्षम बनाता है। |
| ArrayType(FloatType()) | फीचर वैक्टर को संग्रहीत करने के लिए फ्लोट तत्वों के साथ स्पार्क एसक्यूएल सरणी डेटा प्रकार को परिभाषित करता है। यह स्पार्क डेटाफ़्रेम्स को ResNet मॉडल से निकाली गई छवि सुविधा सरणियों जैसे जटिल डेटा को शामिल करने की अनुमति देता है। |
| BytesIO() | पीआईएल इमेज लोडर के साथ संगत बाइनरी डेटा को बाइट-स्ट्रीम ऑब्जेक्ट में परिवर्तित करने के लिए उपयोग किया जाता है। यहां, यह रेसनेट प्रोसेसिंग के लिए स्पार्क डेटाफ्रेम से छवि बाइनरी डेटा को पीआईएल प्रारूप में परिवर्तित करता है। |
| Image.open() | बाइनरी डेटा से छवियों को लोड करने के लिए एक पीआईएल कमांड, ट्रांसफ़ॉर्म पाइपलाइन में परिवर्तनों को सक्षम करता है। यह कमांड स्पार्क से निकाले गए छवि डेटा को संभालने और इसे गहन शिक्षण मॉडल के लिए तैयार करने के लिए आवश्यक है। |
डीप लर्निंग मॉडल के साथ स्पार्क यूडीएफ क्रमांकन की समस्या का निवारण
जब साथ काम कर रहे हों अपाचे स्पार्कवितरित प्रसंस्करण का उपयोग अक्सर संचालन को गति देने के लिए किया जाता है, विशेष रूप से बड़े पैमाने पर छवि प्रसंस्करण जैसे कार्यों में। हालाँकि, स्पार्क कुछ प्रतिबंध लगाता है, विशेषकर उस पर स्पार्ककॉन्टेक्स्ट. उपरोक्त स्क्रिप्ट में, डेटाफ़्रेम में प्रत्येक पंक्ति के लिए छवियों से सुविधाएँ निकालने के लिए UDF के भीतर ResNet डीप लर्निंग मॉडल का उपयोग किया जाता है। यह दृष्टिकोण स्पार्ककॉन्टेक्स्ट सीमा को प्रभावित करता है: स्पार्ककॉन्टेक्स्ट का उपयोग केवल ड्राइवर नोड पर किया जा सकता है, न कि वर्कर नोड्स पर चल रहे कोड के भीतर, यही कारण है कि कोड एक त्रुटि देता है। प्रारंभिक समाधान में स्पार्क सत्र, छवि प्री-प्रोसेसिंग और फीचर निष्कर्षण को संभालने के लिए एक ImageVectorizer क्लास बनाना शामिल है। इन कार्यों को एक वर्ग में केंद्रीकृत करके, हम कोड को मॉड्यूलर और अनुकूलनीय रखने में सक्षम हैं। 💻
पहली स्क्रिप्ट में, ImageVectorizer क्लास एक स्पार्क सत्र शुरू करता है और एक लोकप्रिय डीप लर्निंग लाइब्रेरी PyTorch से एक पूर्व-प्रशिक्षित ResNet मॉडल लोड करता है। आकार बदलने और सामान्य करने सहित परिवर्तनों के एक सेट को लागू करके, प्रत्येक छवि को मॉडल के लिए एक संगत प्रारूप में परिवर्तित किया जा सकता है। Extract_features विधि परिभाषित करती है कि प्रत्येक छवि को कैसे संसाधित किया जाता है: पहले, छवि को पढ़ा जाता है, पूर्व-संसाधित किया जाता है, फिर उच्च-स्तरीय फीचर वैक्टर निकालने के लिए ResNet मॉडल से गुजारा जाता है। हालाँकि, यह दृष्टिकोण स्पार्ककॉन्टेक्स्ट क्रमांकन समस्या को प्रभावित करता है क्योंकि यूडीएफ सीधे कार्यकर्ता कार्यों के भीतर स्पार्क घटकों तक पहुंचने का प्रयास करता है। क्योंकि PySpark वितरित नोड्स पर चलने के लिए ResNet मॉडल को क्रमबद्ध नहीं कर सकता है, यह एक रनटाइम समस्या पैदा करता है।
इसे हल करने के लिए, दूसरा दृष्टिकोण स्पार्क का उपयोग करता है प्रसारण वेरिएबल, जो प्रत्येक कार्यकर्ता को केवल एक बार डेटा या ऑब्जेक्ट वितरित करते हैं। ResNet मॉडल को प्रसारित करने से मॉडल को प्रत्येक वर्कर नोड पर संग्रहीत किया जा सकता है और प्रत्येक UDF कॉल में पुन: आरंभीकरण को रोका जा सकता है। छवि सुविधा निष्कर्षण के दौरान प्रसारण मॉडल को संदर्भित किया जाता है, जिससे सेटअप अधिक कुशल और स्केलेबल हो जाता है। यह विधि संसाधन उपयोग को महत्वपूर्ण रूप से कम करती है और यह सुनिश्चित करके स्पार्ककॉन्टेक्स्ट त्रुटि से बचती है कि स्पार्क केवल ड्राइवर पर आवश्यक घटकों तक पहुंचता है, श्रमिकों पर नहीं। बड़े डेटासेट को समानांतर में संसाधित करते समय प्रसारण चर विशेष रूप से उपयोगी होते हैं, जो वितरित छवि सुविधा निष्कर्षण के लिए दूसरी स्क्रिप्ट को आदर्श बनाते हैं।
प्रसारण मॉडल का उपयोग करने के लिए यूडीएफ फ़ंक्शन को समायोजित करने के बाद, हम एक यूडीएफ परिभाषित करते हैं जो डेटाफ़्रेम की प्रत्येक पंक्ति पर परिवर्तन लागू करता है। यह सत्यापित करने के लिए कि स्क्रिप्ट विभिन्न वातावरणों में काम करती हैं, यूनिट परीक्षण के लिए एक तीसरी स्क्रिप्ट प्रदान की जाती है पायटेस्ट. यह स्क्रिप्ट बाइनरी इमेज डेटा को संभालने, ट्रांसफ़ॉर्मेशन पाइपलाइन चलाने और सही आकार के फ़ीचर वेक्टर को आउटपुट करने की फ़ंक्शन की क्षमता का परीक्षण करती है। परीक्षण तैनाती से पहले प्रत्येक घटक के कार्य को सत्यापित करके विश्वसनीयता की एक और परत जोड़ता है। 📊 यूनिट परीक्षण वितरित वातावरण में विशेष रूप से मूल्यवान हैं, क्योंकि वे सुनिश्चित करते हैं कि कोड संशोधन नोड्स में अनपेक्षित समस्याएं पेश नहीं करते हैं।
वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों में, ये दृष्टिकोण जटिल छवि डेटा को समानांतर में संभालने की स्पार्क की क्षमता को बढ़ाते हैं, जिससे मशीन लर्निंग और एआई परियोजनाओं में विशाल छवि डेटासेट के साथ काम करना संभव हो जाता है। प्रसारण मॉडल, यूडीएफ और परीक्षण ढांचे इन वर्कफ़्लो को अनुकूलित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। ये समाधान बड़े पैमाने पर डेटा प्रोसेसिंग में लचीलापन, स्केलेबिलिटी और विश्वसनीयता लाते हैं - वितरित मशीन लर्निंग पाइपलाइनों में लगातार, उच्च गुणवत्ता वाले परिणाम प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण।
स्पार्क यूडीएफ क्रमांकन त्रुटि का समाधान: ड्राइवर प्रतिबंध पर स्पार्ककॉन्टेक्स्ट
PySpark और PyTorch का उपयोग करके बैकएंड दृष्टिकोण
# Import required librariesfrom pyspark.sql import SparkSession, DataFramefrom pyspark.sql.functions import udffrom pyspark.sql.types import ArrayType, FloatTypefrom torchvision import models, transformsfrom PIL import Imageimport torchimport numpy as npfrom io import BytesIO# Define the class to initialize Spark session and ResNet modelclass ImageVectorizer:def __init__(self):# Initialize SparkSessionself.spark = SparkSession.builder.getOrCreate()# Load pre-trained ResNet modelself.resnet_model = models.resnet50(pretrained=True)self.resnet_model.eval()# Define image transformation pipelineself.transform = transforms.Compose([transforms.Resize(256),transforms.CenterCrop(224),transforms.ToTensor(),transforms.Normalize(mean=[0.485, 0.456, 0.406],std=[0.229, 0.224, 0.225])])def extract_features(self, image_binary):# Convert image binary to tensor and extract featuresimage = Image.open(BytesIO(image_binary))image = self.transform(image).unsqueeze(0)with torch.no_grad():features = self.resnet_model(image)return features.squeeze().numpy().tolist()def process_images(self, image_df):# Register a non-Spark UDF to call extract_features functionextract_features_udf = udf(lambda x: self.extract_features(x), ArrayType(FloatType()))return image_df.withColumn("features", extract_features_udf(image_df["content"]))
स्पार्ककॉन्टेक्स्ट ड्राइवर सीमा पर काबू पाने के लिए स्पार्क ब्रॉडकास्ट वेरिएबल्स का उपयोग करना
प्रसारण चर के साथ वैकल्पिक बैकएंड दृष्टिकोण
# Import required librariesfrom pyspark.sql import SparkSessionfrom pyspark.sql.functions import udffrom pyspark.sql.types import ArrayType, FloatTypefrom torchvision import models, transformsfrom PIL import Imageimport torchimport numpy as npfrom io import BytesIO# Initialize Spark session and broadcast modelspark = SparkSession.builder.getOrCreate()resnet_model = models.resnet50(pretrained=True)resnet_model.eval()bc_resnet_model = spark.sparkContext.broadcast(resnet_model)# Define transformation pipeline separatelytransform = transforms.Compose([transforms.Resize(256),transforms.CenterCrop(224),transforms.ToTensor(),transforms.Normalize(mean=[0.485, 0.456, 0.406],std=[0.229, 0.224, 0.225])])# Define feature extraction function using broadcast modeldef extract_features(image_binary):image = Image.open(BytesIO(image_binary))image = transform(image).unsqueeze(0)with torch.no_grad():features = bc_resnet_model.value(image)return features.squeeze().numpy().tolist()# Register UDFextract_features_udf = udf(extract_features, ArrayType(FloatType()))
छवि फ़ीचर निष्कर्षण के लिए स्पार्क यूडीएफ का परीक्षण और सत्यापन
PyTest में यूनिट परीक्षण ढांचा
# Import pytest for unit testingimport pytestimport numpy as np@pytest.fixturedef mock_image_binary():# Provide a sample image in binary formatwith open('test_image.jpg', 'rb') as f:return f.read()def test_extract_features(mock_image_binary):# Initialize ImageVectorizer and call extract_features functionvectorizer = ImageVectorizer()result = vectorizer.extract_features(mock_image_binary)assert isinstance(result, list)assert len(result) == 2048
छवि प्रसंस्करण के लिए स्पार्क यूडीएफ के साथ क्रमांकन चुनौतियों पर काबू पाना
उपयोग में महत्वपूर्ण चुनौतियों में से एक अपाचे स्पार्क जैसे उन्नत कार्यों के लिए मूर्ति प्रोद्योगिकी उपयोगकर्ता-परिभाषित फ़ंक्शंस (यूडीएफ) के साथ काम करते समय सुचारू क्रमबद्धता सुनिश्चित कर रहा है। चूंकि स्पार्क स्वाभाविक रूप से वितरित है, स्पार्क यूडीएफ के भीतर कार्यों को प्रसंस्करण के लिए कार्यकर्ता नोड्स में भेजा जाता है, जो जटिल मशीन लर्निंग मॉडल जैसी गैर-क्रमबद्ध वस्तुओं को शामिल करने पर समस्याएं पैदा कर सकता है। उदाहरण के लिए, PyTorch का ResNet मॉडल मूल रूप से क्रमबद्ध नहीं है, जिसका अर्थ है कि "स्पार्ककॉन्टेक्स्ट का उपयोग केवल ड्राइवर पर किया जा सकता है" त्रुटि से बचने के लिए इसे स्पार्क के भीतर सावधानीपूर्वक संभालने की आवश्यकता है।
क्रमांकन एक बाधा बन जाता है क्योंकि स्पार्क यूडीएफ में संदर्भित सभी तत्वों को स्पार्ककॉन्टेक्स्ट सहित सीधे कार्यकर्ता नोड्स में वितरित करने का प्रयास करता है। यह सीमा इसीलिए है कि हम ResNet मॉडल को हर बार पुन: प्रारंभ किए बिना नोड्स में कुशलतापूर्वक साझा करने के लिए एक प्रसारण चर का उपयोग करते हैं। ऐसे मामलों में, broadcast() विधि प्रत्येक कार्यकर्ता को केवल पढ़ने योग्य डेटा वितरित करने में मदद करती है, जहां इसे स्पार्क के क्रमबद्धता प्रतिबंधों को ट्रिगर किए बिना स्थानीय रूप से संदर्भित किया जा सकता है। मॉडल को प्रसारित करके, डेटा को डुप्लिकेट किए बिना सभी नोड्स पर फीचर निष्कर्षण के लिए रेसनेट वेट पहुंच योग्य है, जिससे मेमोरी उपयोग और प्रदर्शन दोनों में वृद्धि होती है। 🌍
यह तकनीक इमेज प्रोसेसिंग से परे वितरित एमएल पाइपलाइनों के लिए व्यापक रूप से लागू है। उदाहरण के लिए, यदि आप एक अनुशंसा प्रणाली लागू कर रहे थे, तो आप स्पार्क क्रमांकन त्रुटियों से बचने के लिए उपयोगकर्ता प्राथमिकताओं या पूर्व-प्रशिक्षित मॉडल के बड़े डेटासेट प्रसारित कर सकते हैं। इसी तरह, अन्य प्री-प्रोसेसिंग कार्यों (जैसे टेक्स्ट वेक्टराइजेशन या ऑडियो प्रोसेसिंग) के लिए यूडीएफ का उपयोग करने से गैर-क्रमबद्ध वस्तुओं को प्रसारित करने से भी लाभ होता है, जिससे स्पार्क को डेटा डुप्लिकेशन ओवरहेड्स के बिना अत्यधिक समानांतर कार्यों को संभालने की अनुमति मिलती है। ये प्रथाएं स्पार्क को परिष्कृत एमएल वर्कफ़्लोज़ को संभालने के लिए पर्याप्त मजबूत बनाती हैं, जो संरचित और असंरचित डेटा कार्यों में बड़े डेटासेट के लिए आवश्यक स्केलेबिलिटी प्रदान करती हैं। 🚀
स्पार्क यूडीएफ क्रमांकन समस्याओं के लिए सामान्य प्रश्न और समाधान
- SparkContext को ड्राइवर पर बने रहने की आवश्यकता क्यों है?
- वितरित कार्यों के समन्वय के लिए स्पार्ककॉन्टेक्स्ट आवश्यक है और कार्य शेड्यूलिंग को प्रबंधित करने के लिए इसे ड्राइवर पर रहना चाहिए। वर्कर नोड्स ड्राइवर द्वारा सौंपे गए कार्यों को निष्पादित करते हैं, लेकिन उनके पास स्वतंत्र स्पार्ककॉन्टेक्स्ट एक्सेस नहीं है।
- की क्या भूमिका है broadcast() इस त्रुटि को हल करने में फ़ंक्शन प्ले?
- broadcast() फ़ंक्शन आपको सभी वर्कर नोड्स के साथ रीड-ओनली वैरिएबल साझा करने देता है, प्रत्येक कार्य में मॉडल या डेटा के पुन: आरंभीकरण से बचता है, इस प्रकार मेमोरी दक्षता में सुधार होता है।
- प्रयोग कर रहा है with torch.no_grad() स्पार्क यूडीएफ में आवश्यक?
- हाँ, with torch.no_grad() अनुमान के दौरान ग्रेडिएंट ट्रैकिंग को रोकता है, स्मृति को बचाता है। यह स्पार्क में बड़े पैमाने पर छवि प्रसंस्करण के लिए महत्वपूर्ण है, जहां कई नोड्स में गणना की जाती है।
- यूडीएफ और पाइस्पार्क डेटा क्रमांकन को अलग-अलग तरीके से कैसे संभालते हैं?
- जब एक UDF को स्पार्क डेटाफ़्रेम पर लागू किया जाता है, तो PySpark इसके भीतर संदर्भित किसी भी डेटा को क्रमबद्ध करने का प्रयास करता है। रनटाइम त्रुटियों से बचने के लिए, एमएल मॉडल जैसी गैर-क्रमबद्ध वस्तुओं को आमतौर पर प्रसारण द्वारा सावधानी से संभाला जाना चाहिए।
- स्पार्क में फीचर निष्कर्षण के लिए यूडीएफ का उपयोग करने का मुख्य लाभ क्या है?
- यूडीएफ डेटाफ़्रेम की प्रत्येक पंक्ति पर कस्टम परिवर्तनों को सक्षम करते हैं, जिससे स्पार्क को समानांतर में कार्यों को निष्पादित करने की अनुमति मिलती है। यह यूडीएफ को छवि प्रसंस्करण कार्यों में फीचर निष्कर्षण जैसी डेटा-भारी प्रक्रियाओं के लिए आदर्श बनाता है।
समापन: स्पार्ककॉन्टेक्स्ट क्रमांकन पर मुख्य बातें
वितरित डेटा प्रोसेसिंग में, स्पार्ककॉन्टेक्स्ट पर स्पार्क के "केवल-ड्राइवर" प्रतिबंध से क्रमांकन त्रुटियाँ हो सकती हैं, विशेष रूप से एमएल मॉडल जैसे गैर-क्रमबद्ध ऑब्जेक्ट के साथ। प्रसारण एक व्यावहारिक समाधान प्रदान करता है, जिससे मॉडल को कार्यकर्ता नोड्स के साथ कुशलतापूर्वक साझा किया जा सकता है।
स्केलेबल मशीन लर्निंग कार्यों के लिए, ब्रॉडकास्ट वेरिएबल्स जैसी तकनीकों का उपयोग यह सुनिश्चित करता है कि जटिल मॉडल पुनः लोड किए बिना प्रत्येक नोड पर पहुंच योग्य हैं। यह दृष्टिकोण यूडीएफ सीमाओं को पार करने में मदद करता है, स्पार्क-आधारित छवि प्रसंस्करण और अन्य बड़े पैमाने पर एमएल वर्कफ़्लो के लिए मजबूत समाधान तैयार करता है। 🚀
अतिरिक्त संसाधन और संदर्भ
- Apache Spark में SparkContext प्रतिबंधों और क्रमबद्धता के प्रबंधन के बारे में अधिक जानकारी के लिए, आधिकारिक दस्तावेज़ देखें: अपाचे स्पार्क दस्तावेज़ीकरण .
- PyTorch के ResNet मॉडल और पूर्व-प्रशिक्षित आर्किटेक्चर पर विवरण यहां देखा जा सकता है: PyTorch मॉडल हब .
- स्पार्क यूडीएफ क्रमांकन और सर्वोत्तम प्रथाओं को प्रसारित करने को समझने के लिए, डेटाब्रिक्स की तकनीकी मार्गदर्शिकाएँ देखें: डेटाब्रिक्स दस्तावेज़ीकरण .
- उन्नत उपयोग के मामलों और मशीन लर्निंग पाइपलाइनों की स्पार्क की हैंडलिंग का अन्वेषण करें: डेटा साइंस की ओर .