Erstellen eines R-Modells und Speichern in SQL Server (exemplarische Vorgehensweise)

Artikel
05/30/2023

Gilt für: SQL Server 2016 (13.x) und spätere Versionen

Im folgenden Schritt wird demonstriert, wie Sie ein Machine Learning-Modell erstellen und das Modell in SQL Serverspeichern. Nachdem Sie ein Modell gespeichert haben, können Sie es direkt aus dem Transact-SQL-Code mithilfe der gespeicherten Prozedur sp_execute_external_script oder der Funktion PREDICT (T-SQL) aufrufen.

Voraussetzungen

Bei diesem Schritt wird eine laufende R-Sitzung basierend auf den vorherigen Schritten in dieser Vorgehensweise angenommen. Es werden die Verbindungszeichenfolgen und Datenquellenobjekte verwendet, die in diesen Schritten erstellt wurden. Die folgenden Tools und Pakete werden zum Ausführen des Skripts verwendet.

Rgui.exe zum Ausführen von R-Befehlen
Management Studio zum Ausführen von T-SQL
ROCR-Paket
RODBC-Paket

Erstellen einer gespeicherten Prozedur zum Speichern von Modellen

Im folgenden Schritt wird eine gespeicherte Prozedur verwendet, um ein trainiertes Modell in SQL Server zu speichern. Diese Aufgabe wird durch Erstellen einer gespeicherten Prozedur zum Ausführen dieses Vorgangs vereinfacht.

Führen Sie den folgenden T-SQL-Code in einem Abfragefenster in Management Studio aus, um die gespeicherte Prozedur zu erstellen.

USE [NYCTaxi_Sample]
GO

SET ANSI_NULLS ON
GO
SET QUOTED_IDENTIFIER ON
GO

IF EXISTS (SELECT * FROM sys.objects WHERE type = 'P' AND name = 'PersistModel')
  DROP PROCEDURE PersistModel
GO

CREATE PROCEDURE [dbo].[PersistModel] @m nvarchar(max)
AS
BEGIN
	-- SET NOCOUNT ON added to prevent extra result sets from
	-- interfering with SELECT statements.
	SET NOCOUNT ON;
	insert into nyc_taxi_models (model) values (convert(varbinary(max),@m,2))
END
GO

Hinweis

Wenn Sie eine Fehlermeldung erhalten, stellen Sie sicher, dass Ihr Anmeldename über die Berechtigung zum Erstellen von Objekten verfügt. Sie können explizite Berechtigungen zum Erstellen von Objekten erteilen, indem Sie eine T-SQL-Anweisung wie die folgende ausführen: exec sp_addrolemember 'db_owner', '<user_name>'.

Erstellen eines Klassifizierungsmodells mit rxLogit

Das Modell ist eine binäre Klassifizierung, die vorhersagt, ob der Taxifahrer eher ein Trinkgeld für eine bestimmte Fahrt erhält oder nicht. Verwenden Sie die Datenquelle, die Sie in der vorherigen Lektion erstellt haben, um die Trinkgeldklassifizierung mithilfe der logistischen Regression zu trainieren.

Rufen Sie die rxLogit -Funktion auf, die im RevoScaleR -Paket enthalten ist, um ein logistisches Regressionsmodell zu erstellen.
```
system.time(logitObj <- rxLogit(tipped ~ passenger_count + trip_distance + trip_time_in_secs + direct_distance, data = featureDataSource));
```
Der Aufruf, der das Modell erstellt, wird in der system.time-Funktion eingeschlossen. Dadurch können Sie die erforderliche Zeit zum Erstellen des Modells abrufen.

Nachdem Sie das Modell erstellt haben, können Sie es mithilfe der summary-Funktion untersuchen und die Koeffizienten anzeigen.

summary(logitObj);

Ergebnisse

 *Logistic Regression Results for: tipped ~ passenger_count + trip_distance + trip_time_in_secs +*
 direct_distance* 
 *Data: featureDataSource (RxSqlServerData Data Source)*
 *Dependent variable(s): tipped*
 *Total independent variables: 5*
 *Number of valid observations: 17068*
 *Number of missing observations: 0*
 *-2\*LogLikelihood: 23540.0602 (Residual deviance on 17063 degrees of freedom)*
 *Coefficients:*
 *Estimate Std. Error z value Pr(>|z|)*
 *(Intercept)       -2.509e-03  3.223e-02  -0.078  0.93793*
 *passenger_count   -5.753e-02  1.088e-02  -5.289 1.23e-07 \*\*\**
 *trip_distance     -3.896e-02  1.466e-02  -2.658  0.00786 \*\**
 *trip_time_in_secs  2.115e-04  4.336e-05   4.878 1.07e-06 \*\*\**
 *direct_distance    6.156e-02  2.076e-02   2.966  0.00302 \*\**
 *---*
 *Signif. codes:  0 '\*\*\*' 0.001 '\*\*' 0.01 '\*' 0.05 '.' 0.1 ' ' 1*
 *Condition number of final variance-covariance matrix: 48.3933*
 *Number of iterations: 4*

Verwenden des logistischen Regressionsmodells für die Bewertung

Da das Modell bereits erstellt wurde, können Sie es verwenden, um vorherzusagen, ob der Fahrer eher eine Trinkgeld für eine bestimmte Fahrt erhält oder nicht.

Verwenden Sie zunächst die RxSqlServerData-Funktion, um ein Datenquellenobjekt zum Speichern des Bewertungsergebnisses zu definieren.
```
scoredOutput <- RxSqlServerData(
  connectionString = connStr,
  table = "taxiScoreOutput"  )
```
- Um dieses Beispiel zu vereinfachen, ist die Eingabe für das logistische Regressionsmodell die gleiche Funktionsdatenquelle (sql_feature_ds), die Sie zum Trainieren des Modells verwendet haben. Es wird in der Regel vorkommen, dass Sie neue Daten bewerten müssen oder andere Daten für das Testen oder Trainieren beiseite gestellt haben.
- Die Vorhersageergebnisse werden in der Tabelle taxiscoreOutput gespeichert. Beachten Sie, dass das Schema für diese Tabelle nicht definiert ist, wenn Sie es mit der rxSqlServerData-Funktion erstellen. Das Schema wird aus der rxPredict-Ausgabe abgerufen.
- Um die Tabelle zu erstellen, die die vorhergesagten Werte speichert, muss der SQL-Login, der die Datenfunktion „rxSqlServer“ ausführt, über DDL-Berechtigungen in der Datenbank verfügen. Wenn dieser Anmeldename keine Tabellen erstellen kann, schlägt die Anweisung fehl.
Rufen Sie die Funktion rxPredict auf, um Ergebnisse zu generieren.
```
rxPredict(modelObject = logitObj,
    data = featureDataSource,
    outData = scoredOutput,
    predVarNames = "Score",
    type = "response",
    writeModelVars = TRUE, overwrite = TRUE)
```
Wenn die Anweisung erfolgreich ausgeführt wird, nimmt dieser Vorgang einige Zeit in Anspruch. Nach Beendigung der Ausführung können Sie SQL Server Management Studio öffnen und überprüfen, ob die Tabelle erstellt wurde und ob diese die Spalte „Bewertung“ und andere erwartete Ausgaben enthält.

Zeichnen der Modellgenauigkeit

Um eine Vorstellung von der Genauigkeit des Modells zu erhalten, können Sie die Funktion rxRoc verwenden, um die ROC-Kurve (Receiver Operating Characteristics Curve, Grenzwertoptimierungskurve) zu zeichnen. Da rxRoc eine der neuen Funktionen ist, die mit dem RevoScaleR-Paket bereitgestellt werden und Remotecomputekontexte unterstützt, haben Sie zwei Möglichkeiten:

Sie können die rxRoc-Funktion verwenden, um das Diagramm im Remotecomputekontext auszuführen und anschließend das Diagramm an Ihren lokalen Client zurückgeben.
Sie können die Daten auch in Ihren Clientcomputer importieren und andere Zeichenfunktionen von R verwenden, um das Leistungsdiagramm zu erstellen.

In diesem Abschnitt experimentieren Sie mit beiden Techniken.

Erstellen eines Diagramms im Remotecomputekontext (SQL Server)

Rufen Sie die rxRoc-Funktion auf, und stellen Sie die Daten bereit, die zuvor als Eingabe definiert wurden.
```
scoredOutput = rxImport(scoredOutput);
rxRoc(actualVarName= "tipped", predVarNames = "Score", scoredOutput);
```
Dieser Aufruf gibt die Werte zurück, die beim Berechnen des ROC-Diagramms verwendet werden. Die Spalte „Bezeichnung“ verfügt über die Variable tipped und zeigt die tatsächlichen Ergebnissen an, die Sie vorhersagen möchten, die Spalte Bewertung enthält hingegen die Vorhersage.
Um das Diagramm zu zeichnen, können Sie das ROC-Objekt speichern und es dann mit der Zeichnungsfunktion zeichnen. Das Diagramm wird im Remotecomputekontext erstellt und anschließend an die R-Umgebung zurückgegeben.
```
scoredOutput = rxImport(scoredOutput);
rocObjectOut <- rxRoc(actualVarName= "tipped", predVarNames = "Score", scoredOutput);
plot(rocObjectOut);
```
Sie können das Diagramm anzeigen, indem Sie das Grafikgerät von R öffnen oder auf das Fenster Zeichnung in RStudio klicken.

Erstellen der Zeichnungen im lokalen Computekontext mithilfe von Daten aus SQL Server

Sie können überprüfen, ob der Computekontext lokal ist, indem Sie rxGetComputeContext() an der Eingabeaufforderung ausführen. Der Rückgabewert sollte „RxLocalSeq Compute Context“ lauten.

Der Vorgang für den lokalen Computekontext ist weitgehend identisch. Verwenden Sie die Funktion rxImport, um die angegebenen Daten in die lokale R-Umgebung zu verschieben.
```
scoredOutput = rxImport(scoredOutput)
```
Wenn Sie die Daten im lokalen Arbeitsspeicher verwenden, laden Sie das ROCR-Paket, und verwenden Sie die Vorhersagefunktion aus diesem Paket, um einige neue Vorhersagen zu erstellen.
```
library('ROCR');
pred <- prediction(scoredOutput$Score, scoredOutput$tipped);
```

Generieren Sie basierend auf den Werten, die in der Ausgabevariablen predgespeichert sind, eine lokale Zeichnung.

acc.perf = performance(pred, measure = 'acc');
plot(acc.perf);
ind = which.max( slot(acc.perf, 'y.values')[[1]] );
acc = slot(acc.perf, 'y.values')[[1]][ind];
cutoff = slot(acc.perf, 'x.values')[[1]][ind];

Zeichnen der Modellleistung mithilfe von R

Hinweis

Je nachdem, wie viele Datenpunkte Sie verwendet haben, können sich Ihre Diagramme von diesen unterscheiden.

Bereitstellen des Modells

Nachdem Sie ein Modell erstellt und festgestellt haben, dass es gut funktioniert, möchten Sie es wahrscheinlich auf einer Site bereitstellen, über die es von Benutzern oder Personen in Ihrer Organisation verwendet oder in regelmäßigen Abständen neu trainiert und erstellt werden kann. Dieser Vorgang wird manchmal als Operationalisierung eines Modells bezeichnet. In SQL Server wird die Operationalisierung durch Einbetten von R-Code in eine gespeicherte Prozedur erreicht. Da sich der Code in der Prozedur befindet, kann er von jeder Anwendung aus aufgerufen werden, die eine Verbindung mit SQL Server herstellen kann.

Bevor Sie jedoch das Modell aus einer externen Anwendung aufrufen können, müssen Sie das Modell in der Datenbank speichern, die für die Produktion verwendet wird. Trainierte Modelle werden im Binärformat in einer einzelnen Spalte des Typs varbinary(max) gespeichert.

Ein typischer Bereitstellungsworkflow besteht aus den folgenden Schritten:

Serialisieren des Modells in eine hexadezimale Zeichenfolge
Übertragen des serialisierten Objekts in die Datenbank
Speichern des Modells in einer varbinary(max)-Spalte

In diesem Abschnitt erfahren Sie, wie Sie eine gespeicherte Prozedur verwenden, um das Modell beizubehalten und es für Vorhersagen verfügbar zu machen. Die in diesem Abschnitt verwendete gespeicherte Prozedur lautet „PersistModel“. Die Definition von „PersistModel“ befindet sich unter Voraussetzungen.

Wechseln Sie zurück zu Ihrer lokalen R-Umgebung, wenn Sie sie nicht bereits verwenden, serialisieren Sie das Modell, und speichern Sie es in einer Variablen.
```
rxSetComputeContext("local");
modelbin <- serialize(logitObj, NULL);
modelbinstr=paste(modelbin, collapse="");
```
Öffnen Sie eine ODBC-Verbindung mithilfe von RODBC. Wenn Sie das Paket bereits geladen haben, können Sie den Aufruf von RODBC weglassen.
```
library(RODBC);
conn <- odbcDriverConnect(connStr);
```
Rufen Sie die gespeicherte Prozedur „PersistModel“ für SQL Server auf, um das serialisierte Objekt in die Datenbank zu übertragen und die binäre Darstellung des Modells in einer Spalte zu speichern.
```
q <- paste("EXEC PersistModel @m='", modelbinstr,"'", sep="");
sqlQuery (conn, q);
```
Überprüfen Sie mit Management Studio, ob das Modell vorhanden ist. Klicken Sie in Objekt-Explorer mit der rechten Maustaste auf die Tabelle nyc_taxi_models, und klicken Sie auf Oberste 1000 Zeilen auswählen. In den Ergebnissen sollte eine binäre Darstellung in der Spalte Modelle angezeigt werden.

Das Speichern eines Modells in einer Tabelle erfordert nur eine INSERT-Anweisung. Es ist jedoch häufig einfacher, wenn es in einer gespeicherten Prozedur wie PersistModel umschlossen ist.

Nächste Schritte

In der nächsten und letzten Lektion erfahren Sie, wie Sie eine Bewertung anhand des gespeicherten Modells mithilfe von Transact-SQL ausführen.

Bereitstellen des R-Modells und Verwendung in SQL

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