本文描述了如何通过 Python Flask REST API 向外界暴露机器学习模型。

<tt-image data-tteditor-tag="tteditorTag" contenteditable="false" class="syl1557732704066" data-render-status="finished" data-syl-blot="image" style="box-sizing: border-box; cursor: text; color: rgb(34, 34, 34); font-family: "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei", "WenQuanYi Micro Hei", "Helvetica Neue", Arial, sans-serif; font-size: 16px; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 400; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-indent: 0px; text-transform: none; white-space: pre-wrap; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(255, 255, 255); text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial; display: block;"> image

<input class="pgc-img-caption-ipt" placeholder="图片描述(最多50字)" value="" style="box-sizing: border-box; outline: 0px; color: rgb(102, 102, 102); position: absolute; left: 187.5px; transform: translateX(-50%); padding: 6px 7px; max-width: 100%; width: 375px; text-align: center; cursor: text; font-size: 12px; line-height: 1.5; background-color: rgb(255, 255, 255); background-image: none; border: 0px solid rgb(217, 217, 217); border-radius: 4px; transition: all 0.2s cubic-bezier(0.645, 0.045, 0.355, 1) 0s;"></tt-image>

Python学习交流群：1004391443，这里有资源共享，技术解答，还有小编从最基础的Python资料到项目实战的学习资料都有整理，希望能帮助你更了解python，学习python。

Flask 正如其官方网站所述，充满乐趣且易于安装。确实，这个 Python 的微框架提供了一种使用 REST 端点注释 Python 函数的有效方式。目前我使用 Flask 发布机器学习模型 API，以供第三方业务应用程序访问。

此示例基于 XGBoost。

为了更佳的代码维护性，我建议使用一个单独的 Jupyter notebook 发布机器学习模型 API。导入 Flask 和 Flask CORS 模块：

<pre spellcheck="false" style="box-sizing: border-box; margin: 5px 0px; padding: 5px 10px; border: 0px; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-weight: 400; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; cursor: text; counter-reset: list-1 0 list-2 0 list-3 0 list-4 0 list-5 0 list-6 0 list-7 0 list-8 0 list-9 0; background-color: rgb(240, 240, 240); border-radius: 3px; white-space: pre-wrap; color: rgb(34, 34, 34); letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial;">from flask import Flask, jsonify, request
from flask_cors import CORS, cross_origin
import pickle
import pandas as pd
复制代码
</pre>

该模型使用 皮马印第安人糖尿病数据集 （Pima Indians Diabetes Database）训练。CSV 数据可以从这儿下载。要构建一个 Pandas 数据帧类型的变量来作为模型 预测 函数的输入，我们需要定义一个包含数据集的列名的数组：

<pre spellcheck="false" style="box-sizing: border-box; margin: 5px 0px; padding: 5px 10px; border: 0px; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-weight: 400; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; cursor: text; counter-reset: list-1 0 list-2 0 list-3 0 list-4 0 list-5 0 list-6 0 list-7 0 list-8 0 list-9 0; background-color: rgb(240, 240, 240); border-radius: 3px; white-space: pre-wrap; color: rgb(34, 34, 34); letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial;"># 获取请求头中的 payload
headers = ['times_pregnant', 'glucose', 'blood_pressure', 'skin_fold_thick', 'serum_insuling', 'mass_index', 'diabetes_pedigree', 'age']
复制代码
</pre>

使用 Pickle 加载预训练模型：

<pre spellcheck="false" style="box-sizing: border-box; margin: 5px 0px; padding: 5px 10px; border: 0px; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-weight: 400; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; cursor: text; counter-reset: list-1 0 list-2 0 list-3 0 list-4 0 list-5 0 list-6 0 list-7 0 list-8 0 list-9 0; background-color: rgb(240, 240, 240); border-radius: 3px; white-space: pre-wrap; color: rgb(34, 34, 34); letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial;"># 使用 Pickle 加载预训练模型
with open(f'diabetes-model.pkl', 'rb') as f:
model = pickle.load(f)
复制代码
</pre>

测试运行并检查模型是否运行良好是个好习惯。首先使用一个列名数组和一个数据数组（使用不在训练或测试数据集中的新数据）来构造数据帧。然后调用两个函数 —— model.predict 和 model.predict_proba 中的任意一个。我通常更喜欢 model.predict_proba ，它返回预测结果为 0 或为 1 的概率，这有助于解释某个范围内（例如 0.25 到 0.75）的结果。最后使用一个示例 payload 构建 Pandas 数据帧，然后执行模型预测：

<pre spellcheck="false" style="box-sizing: border-box; margin: 5px 0px; padding: 5px 10px; border: 0px; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-weight: 400; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; cursor: text; counter-reset: list-1 0 list-2 0 list-3 0 list-4 0 list-5 0 list-6 0 list-7 0 list-8 0 list-9 0; background-color: rgb(240, 240, 240); border-radius: 3px; white-space: pre-wrap; color: rgb(34, 34, 34); letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial;"># 用数据帧测试模型
input_variables = pd.DataFrame([[1, 106, 70, 28, 135, 34.2, 0.142, 22]],
columns=headers,
dtype=float,
index=['input'])

获取模型的预测结果

prediction = model.predict(input_variables)
print("Prediction: ", prediction)
prediction_proba = model.predict_proba(input_variables)
print("Probabilities: ", prediction_proba)
复制代码
</pre>

以下是 Flask API 的写法。确保启用 CORS，否则来自其他主机的 API 调用将无法成功。在要通过 REST API 暴露的函数前加上注释，并提供端点的名称和支持的 REST 方法（本例中为 POST）。从请求中获取 payload 数据，接着是构造 Pandas 数据帧并执行模型 predict_proba 函数：

<pre spellcheck="false" style="box-sizing: border-box; margin: 5px 0px; padding: 5px 10px; border: 0px; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-weight: 400; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; cursor: text; counter-reset: list-1 0 list-2 0 list-3 0 list-4 0 list-5 0 list-6 0 list-7 0 list-8 0 list-9 0; background-color: rgb(240, 240, 240); border-radius: 3px; white-space: pre-wrap; color: rgb(34, 34, 34); letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial;">app = Flask(name)
CORS(app)
@app.route("/katana-ml/api/v1.0/diabetes", methods=['POST'])
def predict():
payload = request.json['data']
values = [float(i) for i in payload.split(',')]

input_variables = pd.DataFrame([values],
                            columns=headers, 
                            dtype=float,
                            index=['input'])
# 获取模型的预测结果
prediction_proba = model.predict_proba(input_variables)
prediction = (prediction_proba[0])[1]

ret = '{"prediction":' + str(float(prediction)) + '}'

return ret

运行 REST 接口，port=5000 用于直接测试

if name == "main":
app.run(debug=False, host='0.0.0.0', port=5000)
复制代码
</pre>

函数结果被构造成 JSON 字符串并作为响应返回。我在 Docker 容器中运行 Flask，这就是为什么使用 0.0.0.0 作为它运行的主机 IP。端口 5000 被映射为外部端口，可以允许来自外部的调用。

虽然直接在 Jupyter notebook 中启动 Flask 接口也是可行的，但我还是建议将其转换为 Python 脚本并作为服务从命令行运行。使用 Jupyter nbconvert 命令将其转换为 Python 脚本：

jupyter nbconvert — to python diabetes_redsamurai_endpoint_db.ipynb

Flask 程序可以利用 PM2 进程管理器从后台启动。这种方式可以将端点作为服务启动，并且能启用多个运行在不同端口的进程（用于负载均衡）。PM2 启动命令：

pm2 start diabetes_redsamurai_endpoint_db.py

<tt-image data-tteditor-tag="tteditorTag" contenteditable="false" class="syl1557732704080" data-render-status="finished" data-syl-blot="image" style="box-sizing: border-box; cursor: text; color: rgb(34, 34, 34); font-family: "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei", "WenQuanYi Micro Hei", "Helvetica Neue", Arial, sans-serif; font-size: 16px; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 400; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-indent: 0px; text-transform: none; white-space: pre-wrap; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(255, 255, 255); text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial; display: block;"> image

<input class="pgc-img-caption-ipt" placeholder="图片描述(最多50字)" value="" style="box-sizing: border-box; outline: 0px; color: rgb(102, 102, 102); position: absolute; left: 187.5px; transform: translateX(-50%); padding: 6px 7px; max-width: 100%; width: 375px; text-align: center; cursor: text; font-size: 12px; line-height: 1.5; background-color: rgb(255, 255, 255); background-image: none; border: 0px solid rgb(217, 217, 217); border-radius: 4px; transition: all 0.2s cubic-bezier(0.645, 0.045, 0.355, 1) 0s;"></tt-image>

pm2 monit能够展示运行中的进程的信息：

<tt-image data-tteditor-tag="tteditorTag" contenteditable="false" class="syl1557732704083" data-render-status="finished" data-syl-blot="image" style="box-sizing: border-box; cursor: text; color: rgb(34, 34, 34); font-family: "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei", "WenQuanYi Micro Hei", "Helvetica Neue", Arial, sans-serif; font-size: 16px; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 400; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-indent: 0px; text-transform: none; white-space: pre-wrap; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(255, 255, 255); text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial; display: block;"> image

<input class="pgc-img-caption-ipt" placeholder="图片描述(最多50字)" value="" style="box-sizing: border-box; outline: 0px; color: rgb(102, 102, 102); position: absolute; left: 187.5px; transform: translateX(-50%); padding: 6px 7px; max-width: 100%; width: 375px; text-align: center; cursor: text; font-size: 12px; line-height: 1.5; background-color: rgb(255, 255, 255); background-image: none; border: 0px solid rgb(217, 217, 217); border-radius: 4px; transition: all 0.2s cubic-bezier(0.645, 0.045, 0.355, 1) 0s;"></tt-image>

用 Postman 调用 Flask 提供的机器学习分类模型 REST API：

<tt-image data-tteditor-tag="tteditorTag" contenteditable="false" class="syl1557732704085" data-render-status="finished" data-syl-blot="image" style="box-sizing: border-box; cursor: text; color: rgb(34, 34, 34); font-family: "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei", "WenQuanYi Micro Hei", "Helvetica Neue", Arial, sans-serif; font-size: 16px; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 400; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-indent: 0px; text-transform: none; white-space: pre-wrap; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(255, 255, 255); text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial; display: block;"> image

<input class="pgc-img-caption-ipt" placeholder="图片描述(最多50字)" value="" style="box-sizing: border-box; outline: 0px; color: rgb(102, 102, 102); position: absolute; left: 187.5px; transform: translateX(-50%); padding: 6px 7px; max-width: 100%; width: 375px; text-align: center; cursor: text; font-size: 12px; line-height: 1.5; background-color: rgb(255, 255, 255); background-image: none; border: 0px solid rgb(217, 217, 217); border-radius: 4px; transition: all 0.2s cubic-bezier(0.645, 0.045, 0.355, 1) 0s;"></tt-image>

更多信息：

• GitHub 仓库源码
• 之前关于 XGBoost 模型训练的文章

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