Lietuvių

Išsamus vadovas apie duomenų pipelainų orkestravimą. Sužinokite pagrindines sąvokas, palyginkite populiariausius įrankius ir įgyvendinkite geriausias praktikas.

Duomenų automatizavimas: Pipelainų orkestravimo valdymas šiuolaikinei pasaulinei įmonei

Šiandienos pasaulinėje ekonomikoje duomenys yra daugiau nei tik informacija; jie yra organizacijos gyvybinė jėga. Nuo startuolio Singapūre iki tarptautinės korporacijos, kurios būstinė yra Ciuriche, gebėjimas efektyviai rinkti, apdoroti ir analizuoti duomenis išskiria rinkos lyderius nuo likusiųjų. Tačiau, sprogstant duomenų apimčiai, greičiui ir įvairovei, valdyti sudėtingą procesų tinklą, reikalingą paversti žalius duomenis veiksmingomis įžvalgomis, tapo monumentaliu iššūkiu. Būtent čia duomenų automatizavimas, ypač per pipelainų orkestravimą, tampa ne tik techniniu privalumu, bet ir strategine būtinybe.

Šis išsamus vadovas apžvelgs duomenų pipelainų orkestravimo pasaulį. Mes išsklaidysime miglą apie pagrindines sąvokas, išnagrinėsime pagrindinius įrankius ir pateiksime sistemą, skirtą kuriant ir įgyvendinant tvirtas, masteliuojamas ir atsparias duomenų darbo eigas, kurios gali palaikyti jūsų organizacijos duomenų strategiją, nepriklausomai nuo to, kurioje pasaulio vietoje esate.

„Kodėl“: toliau nei paprastas planavimas iki tikro orkestravimo

Daugelis duomenų kelionių prasideda paprastais, suplanuotais scenarijais. Įprastas metodas yra „cron“ darbo naudojimas – laiku pagrįstas darbo planuotojas „Unix“-panašiose operacinėse sistemose – norint kasnakt paleisti duomenų ištraukimo scenarijų. Tai puikiai tinka vienai, izoliuotai užduočiai. Bet kas atsitiks, kai verslui reikės daugiau?

Įsivaizduokite tipinį verslo analizės scenarijų:

  1. Ištraukite pardavimų duomenis iš „Salesforce“ API.
  2. Ištraukite rinkodaros kampanijų duomenis iš „Google Ads“ paskyros.
  3. Įkelkite abu duomenų rinkinius į debesų duomenų sandėlį, pvz., „Snowflake“ ar „BigQuery“.
  4. Palaukite, kol abi įkėlimo operacijos bus sėkmingai užbaigtos.
  5. Paleiskite transformacijos užduotį, kuri sujungs pardavimų ir rinkodaros duomenis, kad būtų apskaičiuota rinkodaros investicijų grąža (ROI).
  6. Jei transformacija pavyksta, atnaujinkite BI prietaisų skydelį tokiu įrankiu kaip „Tableau“ ar „Power BI“.
  7. Jei kuris nors žingsnis nepavyks, informuokite duomenų komandą per „Slack“ ar el. paštą.

Bandant valdyti šią seką su „cron“ darbais, greitai taps košmaras. Tai dažnai vadinama „cron-fetti“ – netvarkinga, nevaldoma suplanuotų užduočių sprogimas. Iššūkių yra daug:

Štai kur ateina orkestravimas. Pagalvokite apie orkestro dirigentą. Kiekvienas muzikantas (duomenų užduotis) gali groti savo instrumentu, bet be dirigento (orkestratoriaus), jie negali sukurti simfonijos. Dirigentas nustato tempą, nurodo skirtingas sekcijas ir užtikrina, kad kiekviena dalis veiktų darniai. Duomenų orkestratorius daro tą patį su jūsų duomenų pipelainais, valdydamas priklausomybes, tvarkydamas klaidas ir suteikdamas vieningą visos darbo eigos vaizdą.

Pagrindinės pipelainų orkestravimo sąvokos

Norint įvaldyti orkestravimą, būtina suprasti jo pagrindinius elementus. Šios sąvokos yra universalios, nepriklausomai nuo konkretaus pasirinkto įrankio.

DAG: Nukreipti acikliniai grafikai

Beveik kiekvieno modernaus orkestravimo įrankio širdis yra Nukreiptas aciklinis grafikas (DAG). Tai skamba sudėtingai, bet sąvoka yra paprasta:

DAG yra puikus būdas vizualiai ir programiškai pavaizduoti sudėtingą darbo eigą. Jis aiškiai apibrėžia operacijų tvarką ir kurios užduotys gali vykti lygiagrečiai.

Užduotys ir Operatoriai

Užduotis yra vienas darbo vienetas pipelaine – mažiausias atomo žingsnis. Pavyzdžiai apima duomenų ištraukimą iš API, SQL užklausos vykdymą arba el. laiško siuntimą. Daugelyje įrankių užduotys sukuriamos naudojant Operatorius, kurie yra iš anksto paruošti šablonai dažniausiai atliekamiems veiksmams. Pavyzdžiui, vietoj „PostgreSQL“ duomenų bazės ryšio kodo rašymo kiekvieną kartą, galite naudoti `PostgresOperator` ir tiesiog pateikti savo SQL užklausą.

Darbo eigos

Darbo eiga (arba Pipelainas) yra visas užduočių rinkinys, apibrėžtas kaip DAG, kuris pasiekia didesnį verslo tikslą. Ankstesnis ROI skaičiavimo pavyzdys yra viena darbo eiga, sudaryta iš daugelio užduočių.

Priklausomybės

Priklausomybės apibrėžia santykį tarp užduočių. Užduotis, kuri turi būti vykdoma po kitos, vadinama tolimesne užduotimi. Užduotis, nuo kurios ji priklauso, yra jos ankstesnė užduotis. Modernūs orkestratoriai leidžia nustatyti sudėtingas priklausomybių taisykles, pvz., „vykdyti šią užduotį tik jei visos ankstesnės užduotys sėkmingai baigtos“ arba „vykdyti šią valymo užduotį, jei nepavyko jokia ankstesnė užduotis“.

Idempotencija: Patikimumo raktas

Idempotencija yra kritinis, bet dažnai nepastebėtas principas. Idempotentiška užduotis yra ta, kuri gali būti vykdoma kelis kartus su tuo pačiu įvestimi ir visada duos tą patį rezultatą, nesukeldama nenumatytų šalutinių poveikių. Pavyzdžiui, užduotis, kuri pakartojama ir įterpia pasikartojančias eilutes į lentelę, nėra idempotiška. Užduotis, kuri naudoja `INSERT OVERWRITE` arba `MERGE` sakinį, siekiant užtikrinti, kad galutinė būklė būtų ta pati, nepriklausomai nuo to, kiek kartų ji vykdoma, yra idempotiška. Idempotentiškų užduočių kūrimas yra gyvybiškai svarbus kuriant patikimus pipelainus, nes tai leidžia saugiai pakartotinai vykdyti nepavykusias užduotis nepažeidžiant duomenų.

Istorinių duomenų pakartotinis vykdymas ir pakartotiniai paleidimai

Verslo poreikiai keičiasi. Ką daryti, jei aptikote klaidą savo transformacijos logikoje prieš tris mėnesius? Jums reikia galimybės istorinių duomenų pakartotinai vykdyti – t. y., pakartotinai paleisti savo pipelainą istoriniu laikotarpiu, kad ištaisytumėte duomenis. Orkestravimo įrankiai suteikia mechanizmus, kaip sistemingai paleisti ir valdyti šiuos istorinių duomenų pakartotinius vykdymus, procesą, kuris su paprastais „cron“ darbais būtų nepaprastai skausmingas.

Pagrindinės modernių orkestravimo įrankių savybės

Vertinant orkestravimo platformas, kelios pagrindinės savybės skiria paprastą planuotoją nuo galingos, įmonių lygiui paruoštos sistemos.

Mastelis ir lygiagretumas

Modernus orkestratorius turi gebėti didinti mastelį, augant jūsų duomenims ir sudėtingumui. Tai apima daugelio užduočių vykdymą lygiagrečiai per darbuotojų klasterį. Jis turėtų protingai valdyti išteklius, siekiant užtikrinti, kad didelės prioritetų pipelainai gautų reikiamą apdorojimo galią, nebūtų blokuojami mažiau kritinių darbų.

Stebėjimas ir monitoravimas

Negalite valdyti to, ko negalite matyti. Svarbios stebėjimo funkcijos apima:

Dinamiškas pipelainų generavimas

Daugelyje didelių organizacijų pipelainai seka panašius modelius. Vietoj rankinio šimtų panašių DAG kūrimo, modernūs įrankiai leidžia juos generuoti dinamiškai. Galite rašyti kodą, kuris skaito konfigūracijos failą (pvz., YAML ar JSON failą) ir automatiškai sukuria naują pipelainą kiekvienam įrašui, žymiai sumažindamas pasikartojančio kodo kiekį ir pagerindamas priežiūrą.

Plečiamumas ir integracijos

Duomenų ekosistema yra įvairi. Puikus orkestratorius nesistengia padaryti visko pats; jis puikiai jungiasi prie kitų sistemų. Tai pasiekiama per turtingą teikėjų ar integracijų biblioteką, kuri leidžia lengvai bendrauti su duomenų bazėmis („PostgreSQL“, „MySQL“), duomenų sandėliais („Snowflake“, „BigQuery“, „Redshift“), debesų paslaugomis („AWS S3“, „Google Cloud Storage“), duomenų apdorojimo sistemomis („Spark“, „dbt“) ir dar daugiau.

Saugumas ir prieigos kontrolė

Duomenų pipelainai dažnai tvarko jautrią informaciją. Įmonių lygio saugumas yra privalomas. Tai apima:

Tinkamo orkestravimo įrankio pasirinkimas: pasaulinė perspektyva

Orkestravimo įrankių rinka yra gyvybinga, su keliais puikiais pasirinkimais. „Geriausias“ įrankis priklauso nuo jūsų komandos įgūdžių, infrastruktūros, mastelio ir konkrečių naudojimo atvejų. Štai pagrindinių pretendentų apžvalga ir sistema sprendimo priėmimui.

Savaime talpinami vs. valdomos paslaugos

Pagrindinis sprendimo taškas yra tai, ar talpinti orkestratorių patys, ar naudoti debesų tiekėjo valdomą paslaugą.

Pagrindiniai rinkos žaidėjai

1. Apache Airflow

Pramonės standartas: „Airflow“ yra atvirojo kodo duomenų orkestravimo titanas. Jis turi didžiulę bendruomenę, plačią teikėjų biblioteką ir yra išbandytas tūkstančiuose įmonių visame pasaulyje. Jo pagrindinė filosofija yra „pipelainai kaip kodas“, su DAGs apibrėžtais „Python“.
Geriausiai tinka: Komandoms, kurioms reikia brandaus, labai plečiamo ir pritaikomo sprendimo, ir kurios yra patenkintos jo staigesniu mokymosi kreive ir operaciniu sudėtingumu.

2. Prefect

Modernus iššūkis: „Prefect“ buvo sukurtas, siekiant pašalinti kai kuriuos „Airflow“ suvokiamus trūkumus. Jis siūlo modernesnę „Python“ sąsają, pirmos klasės dinamiškų darbo eigų palaikymą ir aiškesnį darbo eigos apibrėžimo ir jo vykdymo aplinkos atskyrimą. Jis dažnai giriamas už kūrėjui draugišką patirtį.
Geriausiai tinka: Komandoms, kurios teikia pirmenybę kūrėjo produktyvumui, reikia dinamiškų ir parametrizuotų pipelainų, ir vertina modernų, švarų dizainą. Duomenų mokslo ir ML komandos dažnai linksta prie „Prefect“.

3. Dagster

Duomenų sąmoningas orkestratorius: „Dagster“ pasirenka kitokį požiūrį, būdamas „duomenų sąmoningas“. Jis sutelkia dėmesį ne tik į užduočių vykdymą, bet ir į duomenų išteklius, kuriuos jie gamina. Joje integruotos tvirtos duomenų kokybės, katalogavimo ir kilmės sekimo funkcijos, todėl tai yra galingas įrankis organizacijoms, norinčioms sukurti labiau holistinę ir patikimą duomenų platformą.
Geriausiai tinka: Organizacijoms, norinčioms glaudžiai integruoti orkestravimą su duomenų valdymu, testavimu ir stebėjimu. Tai puikiai tinka kuriant sudėtingas, kritiškai svarbias duomenų platformas.

4. Debesų gimtosios sprendimai

Didieji debesų tiekėjai siūlo savo orkestravimo paslaugas:

Geriausiai tinka: Komandoms, kurios yra giliai įsipareigojusios vienai debesų ekosistemai ir nori orkestruoti paslaugas visų pirma to teikėjo sienų viduje.

Sprendimų kriterijų sistema

Užduokite šiuos klausimus, kad padėtumėte apsispręsti:

  1. Komandos įgūdžiai: Ar jūsų komanda stipri „Python“? (Palankiai vertinama „Airflow“, „Prefect“, „Dagster“). Ar jie teikia pirmenybę GUI? (Palankiai vertinama „Azure Data Factory“). Ar turite stiprių „DevOps“/platformos inžinerijos įgūdžių? (Daro savaiminį talpinimą įmanomu).
  2. Naudojimo atvejo sudėtingumas: Ar jūsų darbo eigos daugiausia yra statinis ETL? („Airflow“ yra puikus). Ar jos dinamiškos ir valdomos parametrais? („Prefect“ spinduliuoja). Ar kuriate visapusišką duomenų platformą su kilmės sekimu ir kokybės patikrinimais? („Dagster“ yra stiprus pretendentas).
  3. Ekosistema: Kurį debesų tiekėją naudojate? Nors tokie įrankiai kaip „Airflow“ gali būti kelių debesų, debesų gimtosios sprendimai siūlo glaudesnę integraciją.
  4. Mastelis ir kaina: Valdomos paslaugos yra lengvesnės, bet gali tapti brangios dideliu masteliu. Savaiminio talpinimo operacinės išlaidos yra didesnės, bet infrastruktūros išlaidos gali būti mažesnės. Modeluokite savo numatomą naudojimą.
  5. Bendruomenė ir palaikymas: Kiek svarbi yra didelė, aktyvi bendruomenė problemoms spręsti („Airflow“ stiprybė) palyginti su mokamu įmonių palaikymu (siūloma valdomų paslaugų ir tokių įmonių kaip „Astronomer“, „Prefect“ ir „Elementl“)?

Praktinis įgyvendinimas: Aukšto lygio planas

Nepriklausomai nuo įrankio, orkestruoto pipelaino kūrimo procesas seka nuoseklų modelį. Štai žingsnis po žingsnio planas.

1 žingsnis: Nustatykite verslo tikslą

Pradėkite nuo „kodėl“. Kokį klausimą bandote atsakyti arba kokį procesą automatizuojate? Pavyzdys: „Mums reikalingas dienos produktų pardavimo ataskaita, papildyta vartotojų regiono duomenimis, kuri būtų pristatyta pardavimų komandos prietaisų skydeliui iki 9 val. vietos laiku.“

2 žingsnis: Nupieškite duomenų srautą

Nupieškite duomenų kelionę ant lentos. Nustatykite kiekvieną šaltinio sistemą, kiekvieną transformacijos žingsnį ir kiekvieną galutinę paskirtį (ištekėjimo vietą).

3 žingsnis: Suskirstykite į atomines užduotis

Išskaidykite duomenų srauto žemėlapį į mažiausius galimus darbo vienetus. Kiekvienas vienetas turėtų daryti vieną dalyką ir daryti jį gerai. Tai palengvina trikčių šalinimą ir pakartotinį vykdymą.

4 žingsnis: Nustatykite priklausomybes (Sukurkite DAG)

Dabar sujunkite užduotis. Naudodami pasirinkto įrankio sintaksę, apibrėžkite ankstesnes ir tolimesnes santykius. Pavyzdžiui, `transform_and_join_staging_data` turi būti tolimesnė nei `load_sales_data_to_staging` ir `load_user_data_to_staging`.

5 žingsnis: Užkoduokite užduotis

Parašykite kodą, kuris atlieka kiekvienos užduoties darbą. Čia rašysite savo „Python“ funkcijas, SQL scenarijus ar API iškvietimus. Siekite idempotencijos ir modularumo.

6 žingsnis: Konfigūruokite ir diegite darbo eigą

Apibrėžkite darbo eigos metaduomenis:

Tada ši specifikacija diekite į savo orkestravimo aplinką.

7 žingsnis: Stebėkite, kartokite ir optimizuokite

Orkestravimas nėra „nustatykite ir pamirškite“ veikla. Naudokite įrankio vartotojo sąsają ir stebėjimo funkcijas, kad stebėtumėte pipelaino būklę. Verslo poreikiams keičiantis ar duomenų šaltiniams keičiantis, jums reikės kartoti savo DAGs. Nuolat ieškokite našumo kliūčių ir optimizavimo galimybių.

Geriausios praktikos tvirtam pipelainų orkestravimui

Patikimų ir prižiūrimų pipelainų kūrimas reikalauja drausmės. Laikydamiesi geriausių praktikų, sutaupysite daugybę valandų kovos su problemomis.

Laikykite pipelainus kodu

Jūsų pipelainų specifikacijos yra kritiniai programinės įrangos artefaktai. Laikykite juos versijos valdymo sistemoje, pvz., „Git“. Peržiūrėkite pakeitimus per „pull request“. Tai suteikia istoriją, bendradarbiavimą ir grąžinimo mechanizmą.

Padarykite užduotis idempotiškas

Tai negali būti per daug pabrėžta. Suprojektuokite savo užduotis taip, kad jas būtų galima pakartotinai vykdyti be problemų. Tai daro gedimų atkūrimą paprastu ir saugiu.

Įgyvendinkite išsamų klaidų tvarkymą

Neleiskite, kad pipelainas tiesiog tyliai nepavyktų. Konfigūruokite išsamius įspėjimus, kurie pasiektų tinkamus žmones. Įgyvendinkite nepavykusius grįžtamojo ryšio veiksmus, kurie gali atlikti valymo veiksmus, pvz., ištrinti laikinus failus.

Parametrizuokite savo pipelainus

Venkite fiksuotų reikšmių, tokių kaip datos, failų keliai ar serverių pavadinimai. Naudokite kintamuosius ir parametrus. Tai daro jūsų pipelainus lanksčius ir daugkartinio naudojimo. Pavyzdžiui, vienas pipelainas gali būti vykdomas skirtingoms šalims, perduodant šalies kodą kaip parametrą.

Apsaugokite savo paslaptis

Naudokite specialią paslapčių vietą, integruotą su jūsų orkestratoriumi. Niekada neįtraukite slaptažodžių ar API raktų į savo „Git“ saugyklą.

Optimizuokite kainą ir našumą

Stebėkite užduočių trukmę. Užduotis, kuri trunka valandas, gali būti optimizavimo ar lygiagretumo kandidatas. Jei vykdote debesyje, atkreipkite dėmesį į jūsų užduočių naudojamus išteklius, kad efektyviai valdytumėte išlaidas.

Viską dokumentuokite

Pridėkite komentarus prie savo kodo ir pateikite aiškius kiekvieno DAG ir užduoties aprašymus. Gera dokumentacija yra neįkainojama naujiems komandos nariams ir jūsų pačiam ateityje, kai reikės taisyti problemą po mėnesių.

Duomenų orkestravimo ateitis

Duomenų orkestravimo sritis nuolat vystosi. Keletas pagrindinių tendencijų formuoja jos ateitį:

Išvada: Nuo chaoso prie kontrolės

Duomenų automatizavimas per pipelainų orkestravimą yra bet kurios modernios, duomenimis grindžiamos organizacijos pagrindas. Tai paverčia chaotišką skirtingų scenarijų rinkinį patikima, masteliuojama ir stebima duomenų gamykla. Suprasdami pagrindinius DAG, užduočių ir priklausomybių principus, atidžiai vertindami tinkamus įrankius savo pasaulinei komandai ir laikydamiesi inžinerinių geriausių praktikų, galite sukurti tvirtą duomenų platformą, kuri paverčia žalius duomenis strateginiu turtu.

Kelionė nuo rankinio duomenų tvarkymo iki automatizuoto orkestravimo yra reikšminga, tačiau jos nauda – efektyvumas, patikimumas ir gebėjimas atskleisti gilesnes įžvalgas – yra didžiulė. Tai yra kritinė disciplina, teikianti kontrolę ir harmoniją, reikalingą simfonijai kurti duomenų, kuri maitina modernią pasaulinę įmonę.