2. 环境准备：Python环境、LightGBM库安装、依赖库安装

本章将搭建完整的LightGBM实时推理链路开发环境。环境准备是后续模型训练、服务封装与容器化部署的基础，请按以下步骤依次完成配置。

2.1 Python虚拟环境创建

推荐使用 Python 3.8 ~ 3.11 版本，并创建独立的虚拟环境，避免与系统全局Python环境产生依赖冲突。

# 使用 conda 创建虚拟环境
conda create -n lightgbm_serving python=3.9 -y

# 激活环境
conda activate lightgbm_serving

# 或使用 venv
python3 -m venv lightgbm_serving
source lightgbm_serving/bin/activate  # Linux/Mac
# lightgbm_serving\Scripts\activate   # Windows

2.2 LightGBM库安装

LightGBM 支持 CPU 和 GPU 两种训练模式。本教程以 CPU 推理链路为主，安装标准版本即可。

安装方式	命令	适用场景
PyPI 标准版	pip install lightgbm	CPU 训练与推理
GPU 加速版	pip install lightgbm --install-option=--gpu	GPU 训练（需预装CUDA）
conda 安装	conda install -c conda-forge lightgbm	conda 环境统一管理

# 安装 LightGBM CPU 版本
pip install lightgbm

# 验证安装
python -c "import lightgbm as lgb; print(lgb.__version__)"

2.3 依赖库安装：Flask、gRPC、Docker

实时推理链路需要以下三类核心依赖库，分别负责 HTTP RESTful API、高性能RPC通信 和 容器化部署。

2.3.1 Flask — HTTP推理服务框架

Flask 用于快速搭建 RESTful API 推理端点，适合轻量级模型服务场景。

pip install flask flask-cors

2.3.2 gRPC — 高性能RPC通信框架

gRPC 基于 Protocol Buffers，提供低延迟、高吞吐的跨语言服务调用能力，适合微服务架构下的推理链路。

pip install grpcio grpcio-tools protobuf

组件	作用	版本建议
grpcio	gRPC 运行时库	≥ 1.48.0
grpcio-tools	protobuf 编译工具，生成Python桩代码	≥ 1.48.0
protobuf	Protocol Buffers 序列化库	≥ 3.20.0

2.3.3 Docker — 容器化部署引擎

Docker 用于将推理服务打包为可移植容器镜像，实现环境一致性交付。

# 安装 Docker Engine（Ubuntu 示例）
sudo apt-get update
sudo apt-get install docker.io

# 启动 Docker 服务
sudo systemctl start docker
sudo systemctl enable docker

# 验证安装
docker --version

2.4 环境依赖关系总览

下图展示了各组件在实时推理链路中的位置与依赖关系：

2.5 一键安装脚本

为节省重复操作时间，以下脚本可一次性完成所有依赖安装：

#!/bin/bash
# install_deps.sh — LightGBM 实时推理链路依赖一键安装

set -e

echo "=== 1. 安装 LightGBM ==="
pip install lightgbm

echo "=== 2. 安装 Flask 及扩展 ==="
pip install flask flask-cors

echo "=== 3. 安装 gRPC 工具链 ==="
pip install grpcio grpcio-tools protobuf

echo "=== 4. 验证安装 ==="
python -c "
import lightgbm as lgb
import flask
import grpc
print(f'LightGBM: {lgb.__version__}')
print(f'Flask: {flask.__version__}')
print(f'gRPC: {grpc.__version__}')
"

echo "=== 环境准备完成 ==="

2.6 环境验证清单

完成安装后，请逐项核对以下清单，确保环境就绪：

检查项	验证命令	预期结果
Python 版本	python --version	Python 3.8 ~ 3.11
LightGBM	python -c "import lightgbm; print(lightgbm.__version__)"	≥ 4.0.0
Flask	python -c "import flask; print(flask.__version__)"	≥ 2.0.0
gRPC	python -c "import grpc; print(grpc.__version__)"	≥ 1.48.0
Docker	docker --version	Docker version ≥ 20.10