Eesti

Põhjalik juhend andmevoogude orkestreerimiseks. Õppige põhimõisteid, võrrelge tippvahendeid nagu Airflow ja Prefect ning rakendage parimaid praktikaid tugevate, skaleeritavate ja automatiseeritud andmetöövoogude loomiseks.

Andmete automatiseerimine: andmevoogude orkestreerimise valdamine tänapäeva globaalses ettevõttes

Tänapäeva globaalses majanduses on andmed rohkem kui lihtsalt teave; see on organisatsiooni elujõud. Alates idufirmast Singapuris kuni peakontoriga Zürichis asuva rahvusvahelise korporatsioonini eristab võime andmeid tõhusalt koguda, töödelda ja analüüsida turuliidreid ülejäänutest. Kuid andmete mahu, kiiruse ja mitmekesisuse plahvatusliku kasvu tõttu on toorandmete muundamiseks praktilisteks teadmisteks vajalike protsesside keeruka võrgustiku haldamine muutunud monumentaalseks väljakutseks. Siin muutub andmete automatiseerimine, eriti voogude orkestreerimise kaudu, mitte ainult tehniliseks eeliseks, vaid strateegiliseks vajaduseks.

See põhjalik juhend juhatab teid andmevoogude orkestreerimise maailma. Me demüstifitseerime põhimõisted, uurime juhtivaid tööriistu ja pakume raamistiku tugevate, skaleeritavate ja vastupidavate andmetöövoogude kavandamiseks ja juurutamiseks, mis suudavad toetada teie organisatsiooni andmestrateegiat, olenemata sellest, kus te maailmas asute.

"Miks": lihtsast ajastamisest tõelise orkestreerimiseni

Paljud andmerännakud algavad lihtsate, ajastatud skriptidega. Levinud lähenemisviis on kasutada cron-tööd – Unixi-sarnastes operatsioonisüsteemides ajapõhist tööde planeerijat – andmete väljavõtmise skripti käivitamiseks igal õhtul. See sobib suurepäraselt ühe, isoleeritud ülesande jaoks. Aga mis juhtub, kui ettevõte vajab rohkem?

Kujutage ette tüüpilist äriteabe stsenaariumi:

  1. Võtke müügiandmed Salesforce API-st.
  2. Võtke turunduskampaaniate andmed Google Adsi kontolt.
  3. Laadige mõlemad andmekogumid pilveandmelattu, nagu Snowflake või BigQuery.
  4. Oodake, kuni mõlemad laadimised edukalt lõpule jõuavad.
  5. Käivitage teisendustöö, mis ühendab müügi- ja turundusandmed, et arvutada turunduse ROI.
  6. Kui teisendus õnnestub, värskendage BI armatuurlauda tööriistas, nagu Tableau või Power BI.
  7. Kui mõni samm ebaõnnestub, teavitage andmetiimi Slacki või e-posti teel.

Selle järjestuse haldamine cron-töödega muutub kiiresti õudusunenäoks. Seda nimetatakse sageli "cron-fettiks" – segaseks, hallatamatuks ajastatud ülesannete plahvatuseks. Väljakutseid on palju:

Siin tuleb mängu orkestreerimine. Mõelge orkestri dirigendile. Iga muusik (andmeülesanne) saab oma pilli mängida, kuid ilma dirigendita (orkestreerijata) ei saa nad sümfooniat luua. Dirigent määrab tempo, annab märku erinevatele sektsioonidele ja tagab, et iga osa töötab harmooniliselt. Andmete orkestreerija teeb teie andmevoogude jaoks sama, hallates sõltuvusi, käsitledes tõrkeid ja pakkudes ühtset vaadet kogu töövoole.

Voogude orkestreerimise põhimõisted

Orkestreerimise valdamiseks on oluline mõista selle põhilisi ehitusplokke. Need kontseptsioonid on universaalsed, olenemata konkreetsest valitud tööriistast.

DAG-d: suunatud tsükliteta graafikud

Peaaegu iga kaasaegse orkestreerimistööriista süda on suunatud tsükliteta graafik (DAG). See kõlab keeruliselt, kuid kontseptsioon on lihtne:

DAG on ideaalne viis keeruka töövoo visuaalseks ja programmiliseks esitamiseks. See määratleb selgelt toimingute järjekorra ja millised ülesanded saavad paralleelselt töötada.

Ülesanded ja operaatorid

Ülesanne on üksik tööühik voos – väikseim aatomiline samm. Näideteks on andmete väljavõtmine API-st, SQL-päringu käivitamine või e-kirja saatmine. Paljudes tööriistades luuakse ülesandeid operaatorite abil, mis on tavaliste toimingute jaoks eelnevalt ehitatud mallid. Näiteks selle asemel, et kirjutada Pythoni koodi PostgreSQL-i andmebaasiga ühenduse loomiseks iga kord, saate kasutada `PostgresOperator` ja lihtsalt esitada oma SQL-päringu.

Töövood

Töövoog (või voog) on täielik ülesannete kogum, mis on määratletud DAG-na, mis saavutab suurema ärieesmärgi. ROI arvutamise näide eelmisest on üksik töövoog, mis koosneb mitmest ülesandest.

Sõltuvused

Sõltuvused määratlevad ülesannete vahelise suhte. Ülesannet, mis peab käivituma pärast teist, nimetatakse allavoolu ülesandeks. Ülesanne, millest see sõltub, on selle ülesvoolu ülesanne. Kaasaegsed orkestreerijad võimaldavad teil määratleda keerukaid sõltuvusreegleid, näiteks "käivitage see ülesanne ainult siis, kui kõik ülesvoolu ülesanded on edukalt lõpule viidud" või "käivitage see puhastamisülesanne, kui mõni ülesvoolu ülesanne ebaõnnestub".

Idempotentsus: usaldusväärsuse võti

Idempotentsus on kriitiline, kuid sageli tähelepanuta jäetud põhimõte. Idempotentne ülesanne on selline, mida saab mitu korda käivitada sama sisendiga ja mis annab alati sama väljundi, põhjustamata soovimatuid kõrvalmõjusid. Näiteks ülesanne, mis käivitub uuesti ja sisestab tabelisse duplikaate, ei ole idempotentne. Ülesanne, mis kasutab `INSERT OVERWRITE` või `MERGE` lauset, et tagada lõppseisundi samaks jäämine, olenemata sellest, mitu korda seda käivitatakse, on idempotentne. Idempotentsete ülesannete kavandamine on usaldusväärsete voogude loomiseks ülioluline, kuna see võimaldab teil turvaliselt ebaõnnestunud ülesandeid uuesti käivitada ilma oma andmeid rikkumata.

Tagasitäitmine ja uuesti käivitamine

Ärivajadused muutuvad. Mis siis, kui avastate oma teisendusloogikas vea kolme kuu tagusest ajast? Teil on vaja võimalust tagasitäita – see tähendab oma voogu ajaloolise perioodi jooksul uuesti käivitada, et andmed parandada. Orkestreerimistööriistad pakuvad mehhanisme nende tagasitäidete süstemaatiliseks käivitamiseks ja haldamiseks, protsess, mis oleks lihtsate cron-töödega uskumatult valulik.

Kaasaegsete orkestreerimistööriistade põhifunktsioonid

Orkestreerimisplatvormide hindamisel eristavad mitmed põhifunktsioonid lihtsat planeerijat võimsast, ettevõtte jaoks valmis süsteemist.

Skaleeritavus ja paralleelsus

Kaasaegne orkestreerija peab suutma skaleeruda vastavalt teie andmete ja keerukuse kasvule. See hõlmab mitme ülesande paralleelset käitamist töötajate klastris. See peaks arukalt haldama ressursse, et tagada kõrge prioriteediga voogudele vajaliku töötlemisvõimsuse saamine ilma, et vähem kriitilised tööd neid blokeeriksid.

Vaadeldavus ja jälgimine

Te ei saa hallata seda, mida te ei näe. Olulised vaadeldavuse funktsioonid hõlmavad järgmist:

Dünaamiline voogude genereerimine

Paljudes suurtes organisatsioonides järgivad vood sarnaseid mustreid. Selle asemel, et käsitsi luua sadu sarnaseid DAG-sid, võimaldavad kaasaegsed tööriistad neid dünaamiliselt genereerida. Saate kirjutada koodi, mis loeb konfiguratsioonifaili (nt YAML- või JSON-faili) ja loob automaatselt uue voo iga kirje jaoks, vähendades dramaatiliselt standardsest koodist tulenevat koormust ja parandades hooldatavust.

Laiendatavus ja integratsioonid

Andmete ökosüsteem on mitmekesine. Suurepärane orkestreerija ei püüa kõike ise teha; see on suurepärane teiste süsteemidega ühenduse loomisel. See saavutatakse pakkujate või integratsioonide rikkaliku teegi kaudu, mis muudavad andmebaasidega (PostgreSQL, MySQL), andmeladudega (Snowflake, BigQuery, Redshift), pilveteenustega (AWS S3, Google Cloud Storage), andmetöötlusraamistikega (Spark, dbt) ja muu suhtlemise lihtsaks.

Turvalisus ja juurdepääsukontroll

Andmevood käsitlevad sageli tundlikku teavet. Ettevõtte tasemel turvalisus ei ole läbiräägitav. See hõlmab järgmist:

Õige orkestreerimistööriista valimine: globaalne vaatenurk

Orkestreerimistööriistade turg on elav ja pakub mitmeid suurepäraseid võimalusi. "Parim" tööriist sõltub täielikult teie meeskonna oskustest, infrastruktuurist, skaalast ja konkreetsetest kasutusjuhtudest. Siin on ülevaade juhtivatest kandidaatidest ja raamistik otsuse tegemiseks.

Ise majutatud vs. hallatavad teenused

Peamine otsustuskoht on see, kas majutada orkestreerijat ise või kasutada pilveteenuse pakkuja hallatavat teenust.

Peamised tegijad turul

1. Apache Airflow

Tööstusstandard: Airflow on andmete orkestreerimise avatud lähtekoodiga titaan. Sellel on tohutu kogukond, suur pakkujate teek ja seda on lahingutes testitud tuhandetes ettevõtetes üle maailma. Selle põhiliseks filosoofiaks on "vood kui kood", kus DAG-d on määratletud Pythonis.
Parim valik: Meeskonnad, kes vajavad küpset, väga laiendatavat ja kohandatavat lahendust ning on rahul selle järsema õppimiskõvera ja operatsioonilise keerukusega.

2. Prefect

Kaasaegne väljakutsuja: Prefect loodi selleks, et lahendada mõned Airflow'i tajutavad puudused. See pakub kaasaegsemat Pythoni API-t, esmaklassilist tuge dünaamilistele töövoogudele ja selgemat eraldamist töövoo määratluse ja selle käitamiskeskkonna vahel. Seda kiidetakse sageli arendajasõbraliku kogemuse eest.
Parim valik: Meeskonnad, kes seavad prioriteediks arendajate tootlikkuse, vajavad dünaamilisi ja parameetrilisi vooge ning hindavad kaasaegset, puhast disaini. Andmeteaduse ja ML-i meeskonnad kalduvad sageli Prefecti poole.

3. Dagster

Andmeteadlik orkestreerija: Dagster kasutab teistsugust lähenemisviisi, olles "andmeteadlik". See keskendub mitte ainult ülesannete täitmisele, vaid ka andmevaradele, mida nad toodavad. Sellel on tugevad funktsioonid andmete kvaliteedi, kataloogimise ja liini jaoks, mis on sisse ehitatud selle tuuma, muutes selle võimsaks tööriistaks organisatsioonidele, kes soovivad ehitada terviklikumat ja usaldusväärsemat andmeplatvormi.
Parim valik: Organisatsioonid, kes soovivad tihedalt integreerida orkestreerimist andmehaldamise, testimise ja vaadeldavusega. See sobib suurepäraselt keerukate, missioonikriitiliste andmeplatvormide loomiseks.

4. Pilvepõhised lahendused

Suuremad pilveteenuse pakkujad pakuvad oma orkestreerimisteenuseid:

Parim valik: Meeskonnad, kes on sügavalt investeerinud ühte pilve ökosüsteemi, kes peavad orkestreerima teenuseid peamiselt selle pakkuja müüriga aias.

Otsustuskriteeriumide raamistik

Küsige neid küsimusi, et oma valikut juhtida:

  1. Meeskonna oskused: Kas teie meeskond on tugev Pythonis? (Eelistab Airflow'i, Prefecti, Dagsteri). Kas nad eelistavad GUI-d? (Eelistab Azure Data Factory). Kas teil on tugevad DevOps/platvormi insenerioskused? (Muudab isemajutamise elujõuliseks).
  2. Kasutusjuhtumi keerukus: Kas teie töövood on enamasti staatiline ETL? (Airflow sobib suurepäraselt). Kas need on dünaamilised ja parameetripõhised? (Prefect paistab silma). Kas ehitate täielikku andmeplatvormi koos liini ja kvaliteedikontrollidega? (Dagster on tugev kandidaat).
  3. Ökosüsteem: Millist pilveteenuse pakkujat te kasutate? Kuigi sellised tööriistad nagu Airflow võivad olla mitme pilvega, pakuvad pilvepõhised lahendused tihedamat integratsiooni.
  4. Skaala ja maksumus: Hallatavad teenused on lihtsamad, kuid võivad suuremahulise kasutuse korral kalliks minna. Isemajutamisel on kõrgemad tegevuskulud, kuid potentsiaalselt madalamad infrastruktuurikulud. Modelleerige oma eeldatavat kasutust.
  5. Kogukond ja tugi: Kui oluline on suur, aktiivne kogukond tõrkeotsinguks (Airflow'i tugevus) võrreldes tasulise ettevõtte toega (mida pakuvad hallatavad teenused ja sellised ettevõtted nagu Astronomer, Prefect ja Elementl)?

Praktiline rakendamine: kõrgetasemeline plaan

Olenemata tööriistast järgib orkestreeritud voo ehitamise protsess järjepidevat mustrit. Siin on samm-sammult plaan.

1. samm: määratlege ärieesmärk

Alustage "miks"-ist. Millisele küsimusele proovite vastata või millist protsessi te automatiseerite? Näide: "Meil on vaja igapäevast aruannet toodete müügi kohta, mis on rikastatud kasutaja piirkonna andmetega, et tarnida see müügimeeskonna armatuurlauale kella 9.00 kohaliku aja järgi."

2. samm: kaardistage andmevoog

Tahvlile andmete teekond. Tuvastage iga lähtesüsteem, iga teisendusetapp ja iga lõplik sihtkoht (valamu).

3. samm: jagage aatomilisteks ülesanneteks

Lagundage andmevoo kaart väikseimateks võimalikeks tööühikuteks. Iga ühik peaks tegema ühte asja ja tegema seda hästi. See muudab silumise ja uuesti käivitamise palju lihtsamaks.

4. samm: määratlege sõltuvused (ehitage DAG)

Nüüd ühendage ülesanded. Kasutades oma valitud tööriista süntaksit, määratlege ülesvoolu ja allavoolu suhted. Näiteks `transform_and_join_staging_data` peab olema nii `load_sales_data_to_staging` kui ka `load_user_data_to_staging` allavoolu.

5. samm: kodeerige ülesanded

Kirjutage kood, mis teeb iga ülesande jaoks tööd. Siin kirjutate oma Pythoni funktsioonid, SQL-skriptid või API-kõned. Püüdke idempotentsuse ja modulaarsuse poole.

6. samm: konfigureerige ja juurutage töövoog

Määratlege töövoo metaandmed:

Seejärel juurutage see määratlus oma orkestreerimiskeskkonda.

7. samm: jälgige, itereerige ja optimeerige

Orkestreerimine ei ole tegevus "seadke ja unustage". Kasutage tööriista kasutajaliidest ja vaadeldavuse funktsioone voo tervise jälgimiseks. Kuna ärivajadused arenevad või andmeallikad muutuvad, peate oma DAG-sid itereerima. Otsige pidevalt jõudluse kitsaskohti ja optimeerimisvõimalusi.

Parimad tavad tugeva voo orkestreerimise jaoks

Usaldusväärsete ja hooldatavate voogude ehitamine nõuab distsipliini. Parimate tavade järgimine säästab teid lugematuid tunde tulekahjude kustutamiselt.

Käsitlege vooge kui koodi

Teie voo määratlused on kriitilised tarkvaraarifaktid. Salvestage neid versioonikontrollisüsteemis, nagu Git. Vaadake muudatused üle tõmbepäringute kaudu. See tagab ajaloo, koostöö ja tagasivõtmise mehhanismi.

Muutke ülesanded idempotentseks

Seda ei saa piisavalt rõhutada. Kavandage oma ülesanded nii, et neid saaks uuesti käivitada ilma probleeme tekitamata. See muudab tõrke taastamise lihtsaks ja turvaliseks.

Rakendage põhjalik veakäsitlus

Ärge lihtsalt laske vool vaikselt ebaõnnestuda. Konfigureerige üksikasjalikud hoiatused, mis lähevad õigetele inimestele. Rakendage ebaõnnestumise korral tagasihelistamised, mis võivad teha puhastustoiminguid, näiteks ajutiste failide kustutamine.

Parameetriseerige oma vood

Vältige väärtuste, nagu kuupäevad, failiteed või serverinimed, otse kodeerimist. Kasutage muutujaid ja parameetreid. See muudab teie vood paindlikuks ja korduvkasutatavaks. Näiteks ühte voogu saaks käivitada erinevate riikide jaoks, edastades riigikoodi parameetrina.

Kaitske oma saladusi

Kasutage orkestreerijaga integreeritud spetsiaalset saladuste taustaprogrammi. Ärge kunagi pange paroole või API-võtmeid oma Giti hoidlasse.

Optimeerige kulusid ja jõudlust

Jälgige ülesannete kestust. Ülesanne, mis võtab tunde, võib olla optimeerimise või paralleelseks muutmise kandidaat. Kui töötate pilves, pöörake tähelepanu ressurssidele, mida teie ülesanded kulutavad, et kulusid tõhusalt hallata.

Dokumenteerige kõik

Lisage oma koodile kommentaare ja esitage iga DAG-i ja ülesande kohta selged kirjeldused. Hea dokumentatsioon on hindamatu uutele meeskonnaliikmetele ja oma tulevasele minale, kui peate probleemi hiljem kuude pärast siluma.

Andmevoogude orkestreerimise tulevik

Andmevoogude orkestreerimise valdkond areneb pidevalt. Mitmed peamised suundumused kujundavad selle tulevikku:

Järeldus: kaosest kontrollini

Andmete automatiseerimine voo orkestreerimise kaudu on iga kaasaegse, andmepõhise organisatsiooni selgroog. See muudab juhusliku hulga erinevaid skripte usaldusväärseks, skaleeritavaks ja vaadeldavaks andmete tootmistehaseks. Mõistes DAG-ide, ülesannete ja sõltuvuste põhimõtteid, hinnates hoolikalt õigeid tööriistu oma globaalsele meeskonnale ja järgides inseneritöö parimaid tavasid, saate ehitada tugeva andmeplatvormi, mis muudab toorandmed strateegiliseks varaks.

Teekond käsitsi andmete manipuleerimisest automatiseeritud orkestreerimiseni on märkimisväärne, kuid preemiad – tõhususe, usaldusväärsuse ja võime avada sügavamaid teadmisi – on tohutud. See on kriitiline distsipliin, mis tagab kontrolli ja harmoonia, mis on vajalikud kaasaegset globaalset ettevõtet toitva andmesümfoonia juhtimiseks.