上图是 Wide&Deep 模型的网络结构,深度学习可以通过嵌入(Embedding)表达出更精准的用户兴趣及物品特征,不仅能减少人工特征工程的工作量,还能提高模型的泛化能力,使得用户行为预估更加准确。Wide&Deep 模型适合高维稀疏特征的推荐场景,兼有稀疏特征的可解释性和深模型的泛化能力。通常将类别特征做 Embedding 学习,再将 Embedding 稠密特征输入深模型中。Wide 部分的输入特征包括:类别特征和离散化的数值特征,Deep部分的输入特征包括:数值特征和 Embedding 后的类别特征。其中,Wide 部分使用 FTRL + L1;Deep 部分使用 AdaGrad,并且两侧是一起联合进行训练的。

离线训练

TensorFlow 实现了很多深度模型,其中就包括 Wide&Deep,API 接口为 tf.estimator.DNNLinearCombinedClassifier,我们可以直接使用。在上篇文章中已经实现了将训练数据写入 TFRecord 文件,在这里可以直接读取

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@staticmethod
def read_ctr_records():
dataset = tf.data.TFRecordDataset(["./train_ctr_201905.tfrecords"])
dataset = dataset.map(parse_tfrecords)
dataset = dataset.shuffle(buffer_size=10000)
dataset = dataset.repeat(10000)
return dataset.make_one_shot_iterator().get_next()

解析每个样本,将 TFRecord 中序列化的 feature 列,解析成 channel_id (1), article_vector (100), user_weights (10), article_weights (10)

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def parse_tfrecords(example):
features = {
"label": tf.FixedLenFeature([], tf.int64),
"feature": tf.FixedLenFeature([], tf.string)
}
parsed_features = tf.parse_single_example(example, features)

feature = tf.decode_raw(parsed_features['feature'], tf.float64)
feature = tf.reshape(tf.cast(feature, tf.float32), [1, 121])
# 特征顺序 1 channel_id, 100 article_vector, 10 user_weights, 10 article_weights
# 1 channel_id类别型特征, 100维文章向量求平均值当连续特征,10维用户权重求平均值当连续特征
channel_id = tf.cast(tf.slice(feature, [0, 0], [1, 1]), tf.int32)
vector = tf.reduce_sum(tf.slice(feature, [0, 1], [1, 100]), axis=1, keep_dims=True)
user_weights = tf.reduce_sum(tf.slice(feature, [0, 101], [1, 10]), axis=1, keep_dims=True)
article_weights = tf.reduce_sum(tf.slice(feature, [0, 111], [1, 10]), axis=1, keep_dims=True)

label = tf.reshape(tf.cast(parsed_features['label'], tf.float32), [1, 1])

# 构造字典 名称-tensor
FEATURE_COLUMNS = ['channel_id', 'vector', 'user_weigths', 'article_weights']
tensor_list = [channel_id, vector, user_weights, article_weights]

feature_dict = dict(zip(FEATURE_COLUMNS, tensor_list))

return feature_dict, label

指定输入特征的数据类型,并定义 Wide&Deep 模型 model

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# 离散类型
channel_id = tf.feature_column.categorical_column_with_identity('channel_id', num_buckets=25)
# 连续类型
vector = tf.feature_column.numeric_column('vector')
user_weigths = tf.feature_column.numeric_column('user_weigths')
article_weights = tf.feature_column.numeric_column('article_weights')

wide_columns = [channel_id]

# embedding_column用来表示类别型的变量
deep_columns = [tf.feature_column.embedding_column(channel_id, dimension=25),
vector, user_weigths, article_weights]

estimator = tf.estimator.DNNLinearCombinedClassifier(model_dir="./ckpt/wide_and_deep",
linear_feature_columns=wide_columns,
dnn_feature_columns=deep_columns,
dnn_hidden_units=[1024, 512, 256])

通过调用 read_ctr_records() 方法,来读取 TFRecod 文件中的训练数据,并设置训练步长,对定义好的 FTRL 模型进行训练及预估

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model.train(read_ctr_records, steps=1000)
result = model.evaluate(read_ctr_records)

可以用上一次模型的参数作为当前模型的初始化参数,训练完成后,通常会进行离线指标分析,若符合预期即可导出模型

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columns = wide_columns + deep_columns
feature_spec = tf.feature_column.make_parse_example_spec(columns)
serving_input_receiver_fn = tf.estimator.export.build_parsing_serving_input_receiver_fn(feature_spec)
model.export_savedmodel("./serving_model/wdl/", serving_input_receiver_fn)

TFServing 部署

安装

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docker pull tensorflow/serving

启动

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docker run -p 8501:8501 -p 8500:8500 --mount type=bind,source=/root/toutiao_project/reco_sys/server/models/serving_model/wdl,target=/models/wdl -e MODEL_NAME=wdl -t tensorflow/serving

  • -p 8501:8501 为端口映射(-p 主机端口 : docker 容器程序)
  • TFServing 使用 8501 端口对外提供 HTTP 服务,使用8500对外提供 gRPC 服务,这里同时开放了两个端口的使用
  • —mount type=bind,source=/home/ubuntu/detectedmodel/wdl,target=/models/wdl 为文件映射,将主机(source)的模型文件映射到 docker 容器程序(target)的位置,以便 TFServing 使用模型,target 参数为 /models/模型名称
  • -e MODEL_NAME= wdl 设置了一个环境变量,名为 MODEL_NAME,此变量被 TFServing 读取,用来按名字寻找模型,与上面 target 参数中的模型名称对应
  • -t 为 TFServing 创建一个伪终端,供程序运行
  • tensorflow/serving 为镜像名称

在线排序

通常在线排序是根据用户实时的推荐请求,对召回结果进行 CTR 预估,进而计算出排序结果并返回。我们需要根据召回结果构造测试集,其中每个测试样本包括用户特征和文章特征。首先,根据用户 ID 和频道 ID 读取用户特征(用户在每个频道的特征不同,所以是分频道存储的)

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try:
user_feature = eval(hbu.get_table_row('ctr_feature_user',
'{}'.format(temp.user_id).encode(),
'channel:{}'.format(temp.channel_id).encode()))
except Exception as e:
user_feature = []

再根据用户 ID 读取召回结果

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recall_set = read_hbase_recall('cb_recall', 
'recall:user:{}'.format(temp.user_id).encode(),
'als:{}'.format(temp.channel_id).encode())

接着,遍历召回结果,获取文章特征,并将用户特征合并,构建样本

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examples = []
for article_id in recall_set:
try:
article_feature = eval(hbu.get_table_row('ctr_feature_article',
'{}'.format(article_id).encode(),
'article:{}'.format(article_id).encode()))
except Exception as e:
article_feature = []

if not article_feature:
article_feature = [0.0] * 111

channel_id = int(article_feature[0])
# 计算后面若干向量的平均值
vector = np.mean(article_feature[11:])
# 用户权重特征
user_feature = np.mean(user_feature)
# 文章权重特征
article_feature = np.mean(article_feature[1:11])

# 构建example
example = tf.train.Example(features=tf.train.Features(feature={
"channel_id": tf.train.Feature(int64_list=tf.train.Int64List(value=[channel_id])),
"vector": tf.train.Feature(float_list=tf.train.FloatList(value=[vector])),
'user_weigths': tf.train.Feature(float_list=tf.train.FloatList(value=[user_feature])),
'article_weights': tf.train.Feature(float_list=tf.train.FloatList(value=[article_feature])),
}))

examples.append(example)

调用 TFServing 的模型服务,获取排序结果

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with grpc.insecure_channel("127.0.0.1:8500") as channel:
stub = prediction_service_pb2_grpc.PredictionServiceStub(channel)
request = classification_pb2.ClassificationRequest()
# 构造请求,指定模型名称,指定输入样本
request.model_spec.name = 'wdl'
request.input.example_list.examples.extend(examples)
# 发送请求,获取排序结果
response = stub.Classify(request, 10.0)

这样,我们就实现了 Wide&Deep 模型的离线训练和 TFServing 模型部署以及在线排序服务的调用。使用这种方式,线上服务需要将特征发送给TF Serving,这不可避免引入了网络 IO,给带宽和预估时延带来压力。可以通过并发请求,召回多个召回结果集合,然后并发请求 TF Serving 模型服务,这样可以有效降低整体预估时延。还可以通过特征 ID 化,将字符串类型的特征名哈希到 64 位整型空间,这样有效减少传输的数据量,降低使用的带宽。

模型同步

实际环境中,我们可能还要经常将离线训练好的模型同步到线上服务机器,大致同步过程如下:

  • 同步前,检查模型 md5 文件,只有该文件更新了,才需要同步
  • 同步时,随机链接 HTTPFS 机器并限制下载速度
  • 同步后,校验模型文件 md5 值并备份旧模型

同步过程中,需要处理发生错误或者超时的情况,可以设定触发报警或重试机制。通常模型的同步时间都在分钟级别。

参考

https://www.bilibili.com/video/av68356229
https://pan.baidu.com/s/1-uvGJ-mEskjhtaial0Xmgw(学习资源已保存至网盘, 提取码:eakp)


【技术服务】,详情点击查看: https://mp.weixin.qq.com/s/PtX9ukKRBmazAWARprGIAg


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