使用流程和执行模式#

针对特征工程开发全流程，OpenMLDB 在流程不同阶段支持不同的执行模式。本文将介绍使用 OpenMLDB 进行特征工程开发和上线的流程，以及详细介绍流程中不同的执行模式。

使用流程概览#

下图为使用 OpenMLDB 进行特征工程的开发和上线的典型流程以及流程中使用的执行模式：

image-20220310170024349

  1. 离线数据导入：导入离线数据用于离线特征工程开发和调试。

  2. 离线特征开发：开发特征工程脚本，调试到效果满意为止。在这个步骤里会涉及机器学习模型的联合调试（比如 XGBoost、LightGBM 等），但本文内容主要集中于与 OpenMLDB 相关的特征工程开发。

  3. 特征方案部署：得到满意的特征脚本以后，部署上线。

  4. 冷启动在线数据导入：在正式上线之前需要导入在线存储引擎必需的窗口内数据。例如，特征方案是对于过去三个月内的数据做特征聚合计算，那么冷启动就需要导入之前三个月的数据。

  5. 实时数据接入：系统上线以后，随着时间推移，需要汇入最新数据来维持窗口计算逻辑，因此需要接入实时数据。

  6. 在线数据预览（可选）：通过支持的 SQL 命令进行线上数据的预览检查，该步骤非必需。

  7. 实时特征计算：方案部署且数据正确接入后，会得到一个可以响应在线请求的实时特征计算服务。

执行模式概览#

由于离线和线上场景的操作数据对象不同，其底层的存储和计算节点亦不同。因此，OpenMLDB 内置了几种不同的执行模式来支持完成以上步骤。以下表格总结了各个步骤所使用的执行模式以及开发工具，后面将会详细介绍三种执行模式。

步骤

执行模式

开发工具

1. 离线数据导入

离线模式

OpenMLDB CLI、SDKs

2. 离线特征开发

离线模式

OpenMLDB CLI、SDKs

3. 特征方案部署

离线模式

OpenMLDB CLI、SDKs

4. 冷启动在线数据导入

在线预览模式

OpenMLDB CLI、SDKs、数据导入工具

5. 实时数据接入

在线预览模式

connectors、SDKs

6. 在线数据预览（可选）

在线预览模式

OpenMLDB CLI、SDKs、数据导出工具

7. 实时特征计算

在线请求模式

CLI (REST APIs)、SDKs

离线模式#

OpenMLDB CLI 启动以后的默认模式为离线模式。离线数据导入、离线特征开发、特征方案部署上线均在离线模式下执行。离线模式的作用是对离线数据进行管理和计算。涉及的计算节点由针对特征工程优化的 OpenMLDB Spark 发行版支持，存储节点支持使用 HDFS 等常见存储系统。

离线模式有以下主要特点：

  • 离线模式支持大部分 OpenMLDB 提供的 SQL 语法，包括扩展优化的 LAST JOIN、WINDOW UNION 等复杂 SQL 语法。

  • 离线模式中，部分 SQL 命令以异步方式执行，如：LOAD DATA、SELECT 以及 SELECT INTO 命令。其他 SQL 命令均为同步执行。

  • 异步执行的 SQL 由内部的 TaskManager 进行管理，可以通过 SHOW JOBS、SHOW JOB、STOP JOB 命令进行查看和管理。

Tip

和很多关系型数据库系统不同，SELECT 命令在离线模式下默认为异步执行，如需设置为同步执行，参考设置离线模式下命令的同步执行。在离线特征开发阶段，如果使用异步执行，强烈建议使用 SELECT INTO 语句进行开发调试，可以将结果导出到文件，方便查看。

用于特征方案部署的命令 DEPLOY 也在离线模式下执行。其规范可以参阅 OpenMLDB SQL 上线规范和要求。

离线模式设置命令 (OpenMLDB CLI)：SET @@execute_mode='offline'

在线预览模式#

冷启动在线数据导入、实时数据接入、以及在线数据预览在在线预览模式下执行。在线预览模式的作用是对线上数据进行管理和预览。线上数据的存储和计算由 tablet 组件支持。

在线预览模式有以下主要特点：

  • 在线数据导入 (LOAD DATA)，可以选择本地 (load_mode=‘local’) 或者集群 (load_mode=‘cluster’) 导入。本地导入为同步执行，集群导入为异步执行（和离线模式下一样）。其他操作均为同步执行。

  • 在线预览模式主要用于有限数据的预览，在 OpenMLDB CLI 或者 SDKs 执行 SELECT 直接查看数据可能出现数据截断；如果数据量较大，建议使用导出工具查看完整数据。

  • 在线预览模式的 SELECT 语句目前不支持 LAST JOIN 和 ORDER BY 等较复杂的查询，参考 SELECT。

  • 在线预览模式服务端均为单线程执行 SQL，对于大数据处理，会比较慢，有可能会触发超时，可以通过在客户端配置 --request_timeout 来提高超时时间。

  • 为了防止影响线上服务，可以在在线预览模式中控制最大访问的条数和不同key的个数，可以通过--max_traverse_cnt 和 --max_traverse_key_cnt 来设置； 同时，通过 --scan_max_bytes_size 来限制结果的大小。详细配置可参考配置文件。

在线预览模式设置命令 (OpenMLDB CLI)：SET @@execute_mode='online'

在线请求模式#

在部署特征脚本以及接入线上数据以后，实时特征计算服务就已经准备就绪，可以通过在线请求模式来进行实时特征抽取。REST APIs 以及 SDK 支持在线请求模式。在线请求模式是 OpenMLDB 特有的支撑线上实时计算的模式，和常见数据库的 SQL 查询非常不同。

在线请求模式需要三个输入：

  • SQL 特征脚本，即为特征部署上线过程中所使用的 SQL 脚本，规定了做特征抽取的计算逻辑。

  • 在线数据，即为冷启动导入或者实时接入的线上数据。一般为配合 SQL 的窗口计算的最新数据。比如 SQL 脚本的聚合函数会定义一个最近三个月的时间窗口，那么在线存储就需要保留相应的最新三个月数据。

  • 实时请求行（a request row），包含了当前正在发生的实时行为，用于实时特征抽取。比如反欺诈场景下的刷卡信息，或者是推荐场景下的搜索关键字等。

基于上述输入，对于每一个实时请求行，在线请求模式都会返回一条特征抽取的结果。其计算逻辑为：请求行会依据 SQL 脚本的逻辑（如 PARTITION BY、ORDER BY 等）被虚拟地插入在线数据表格的正确位置中，然后只针对该行进行特征聚合计算，返回唯一对应的抽取结果。下图直观地解释了在线请求模式的运算过程。

modes-request

在线请求模式通过以下方式支持：

  • OpenMLDB CLI：不支持

  • REST API：支持单行或者多行 request rows 的请求

  • Java SDK：支持单行或者多行 request rows 的请求

  • Python SDK：仅支持单行的 request row 请求

  • C++ SDK：仅支持单行的 request row 请求