Latviešu

Visaptverošs ceļvedis datu konveijeru orķestrēšanā. Apgūstiet pamatjēdzienus, salīdziniet populārākos rīkus, piemēram, Airflow un Prefect, un ieviesiet labākās prakses, lai izveidotu robustas, mērogojamas un automatizētas datu darbplūsmas.

Datu automatizācija: Konveijeru orķestrēšanas meistarība modernam globālam uzņēmumam

Mūsdienu globālajā ekonomikā dati ir kas vairāk nekā tikai informācija; tie ir organizācijas dzīvības spēks. No jaunuzņēmuma Singapūrā līdz starptautiskai korporācijai ar galveno mītni Cīrihē, spēja efektīvi vākt, apstrādāt un analizēt datus atšķir tirgus līderus no pārējiem. Tomēr, pieaugot datu apjomam, ātrumam un daudzveidībai, sarežģītā procesu tīkla pārvaldība, kas nepieciešama, lai neapstrādātus datus pārvērstu praktiski izmantojamās atziņās, ir kļuvusi par monumentālu izaicinājumu. Šeit datu automatizācija, īpaši ar konveijeru orķestrēšanas palīdzību, kļūst ne tikai par tehnisku priekšrocību, bet par stratēģisku nepieciešamību.

Šis visaptverošais ceļvedis jūs vedīs cauri datu konveijeru orķestrēšanas pasaulei. Mēs atklāsim pamatjēdzienus, izpētīsim vadošos rīkus un nodrošināsim ietvaru, lai izstrādātu un ieviestu robustas, mērogojamas un noturīgas datu darbplūsmas, kas var darbināt jūsu organizācijas datu stratēģiju neatkarīgi no tā, kur jūs atrodaties pasaulē.

Kāpēc: No vienkāršas plānošanas līdz patiesai orķestrēšanai

Daudzi datu ceļojumi sākas ar vienkāršiem, ieplānotiem skriptiem. Izplatīta pieeja ir izmantot cron darbu — uz laiku balstītu darbu plānotāju Unix līdzīgās operētājsistēmās —, lai katru nakti palaistu datu ieguves skriptu. Tas lieliski darbojas vienam, izolētam uzdevumam. Bet kas notiek, kad uzņēmumam vajag vairāk?

Iedomājieties tipisku biznesa informācijas (BI) scenāriju:

  1. Iegūt pārdošanas datus no Salesforce API.
  2. Iegūt mārketinga kampaņu datus no Google Ads konta.
  3. Ielādēt abas datu kopas mākoņa datu noliktavā, piemēram, Snowflake vai BigQuery.
  4. Gaidīt, kamēr abas ielādes ir veiksmīgi pabeigtas.
  5. Palaist transformācijas darbu, kas apvieno pārdošanas un mārketinga datus, lai aprēķinātu mārketinga ROI.
  6. Ja transformācija ir veiksmīga, atjaunināt BI paneli rīkā, piemēram, Tableau vai Power BI.
  7. Ja kāds solis neizdodas, paziņot datu komandai, izmantojot Slack vai e-pastu.

Mēģinājums pārvaldīt šo secību ar cron darbiem ātri pārvēršas par murgu. To bieži dēvē par "cron-fetti" — nekārtīgu, nepārvaldāmu ieplānotu uzdevumu eksploziju. Izaicinājumi ir daudzi:

Šeit spēlē ienāk orķestrēšana. Iedomājieties orķestra diriģentu. Katrs mūziķis (datu uzdevums) var spēlēt savu instrumentu, bet bez diriģenta (orķestratora) viņi nevar radīt simfoniju. Diriģents nosaka tempu, dod mājienus dažādām sekcijām un nodrošina, ka katra daļa darbojas harmonijā. Datu orķestrators dara to pašu jūsu datu konveijeriem, pārvaldot atkarības, apstrādājot neveiksmes un nodrošinot vienotu skatu uz visu darbplūsmu.

Konveijeru orķestrēšanas pamatjēdzieni

Lai apgūtu orķestrēšanu, ir būtiski izprast tās pamatprincipus. Šie jēdzieni ir universāli neatkarīgi no konkrētā rīka, ko izvēlaties.

DAG: Virzīti Acikliski Grafi

Gandrīz katra moderna orķestrēšanas rīka pamatā ir Virzīts Aciklisks Grafs (DAG). Tas izklausās sarežģīti, bet koncepts ir vienkāršs:

DAG ir ideāls veids, kā vizuāli un programmatiski attēlot sarežģītu darbplūsmu. Tas skaidri definē darbību secību un to, kuri uzdevumi var tikt izpildīti paralēli.

Uzdevumi un operatori

Uzdevums ir viena darba vienība konveijerā — mazākais atomārais solis. Piemēri ietver datu iegūšanu no API, SQL vaicājuma izpildi vai e-pasta nosūtīšanu. Daudzos rīkos uzdevumi tiek veidoti, izmantojot operatorus, kas ir iepriekš izveidotas veidnes bieži sastopamām darbībām. Piemēram, tā vietā, lai katru reizi rakstītu Python kodu, lai izveidotu savienojumu ar PostgreSQL datu bāzi, varat izmantot `PostgresOperator` un vienkārši norādīt savu SQL vaicājumu.

Darbplūsmas

Darbplūsma (vai konveijers) ir pilns uzdevumu komplekts, kas definēts kā DAG un kas sasniedz lielāku biznesa mērķi. Iepriekš minētais ROI aprēķina piemērs ir viena darbplūsma, kas sastāv no vairākiem uzdevumiem.

Atkarības

Atkarības definē attiecības starp uzdevumiem. Uzdevums, kas jāizpilda pēc cita, tiek saukts par pakārtoto (downstream) uzdevumu. Uzdevums, no kura tas ir atkarīgs, ir tā priekštecis (upstream). Mūsdienīgi orķestratori ļauj definēt sarežģītus atkarību noteikumus, piemēram, "palaist šo uzdevumu tikai tad, ja visi priekšteča uzdevumi ir veiksmīgi" vai "palaist šo tīrīšanas uzdevumu, ja kāds no priekšteča uzdevumiem neizdodas".

Idempotence: Uzticamības atslēga

Idempotence ir kritisks, bet bieži vien aizmirsts princips. Idempotents uzdevums ir tāds, ko var palaist vairākas reizes ar tiem pašiem ievaddatiem, un tas vienmēr radīs to pašu rezultātu, neradot neparedzētas blakusparādības. Piemēram, uzdevums, kas tiek palaists atkārtoti un ievieto dublētas rindas tabulā, nav idempotents. Uzdevums, kas izmanto `INSERT OVERWRITE` vai `MERGE` priekšrakstu, lai nodrošinātu, ka galīgais stāvoklis ir tāds pats neatkarīgi no tā, cik reizes tas tiek palaists, ir idempotents. Idempotentu uzdevumu izstrāde ir būtiska, lai veidotu uzticamus konveijerus, jo tas ļauj droši atkārtoti palaist neizdevušos uzdevumus, nebojājot datus.

Vēsturisko datu apstrāde un atkārtotas palaišanas

Biznesa vajadzības mainās. Ko darīt, ja atklājat kļūdu savā transformācijas loģikā pirms trim mēnešiem? Jums ir nepieciešama spēja veikt vēsturisko datu apstrādi (backfill) — tas ir, atkārtoti palaist savu konveijeru par vēsturisku periodu, lai labotu datus. Orķestrēšanas rīki nodrošina mehānismus, lai sistemātiski aktivizētu un pārvaldītu šādas apstrādes, kas būtu neticami sāpīgs process, izmantojot vienkāršus cron darbus.

Moderno orķestrēšanas rīku galvenās iezīmes

Vērtējot orķestrēšanas platformas, vairākas galvenās iezīmes atšķir pamata plānotāju no jaudīgas, uzņēmuma līmeņa sistēmas.

Mērogojamība un paralēlisms

Modernam orķestratoram ir jāspēj mērogoties, pieaugot jūsu datiem un sarežģītībai. Tas ietver vairāku uzdevumu paralēlu izpildi darbinieku klasterī. Tam ir inteliģenti jāpārvalda resursi, lai nodrošinātu, ka augstas prioritātes konveijeri saņem nepieciešamo apstrādes jaudu, tos nebloķējot mazāk kritiskiem darbiem.

Novērojamība un monitorings

Jūs nevarat pārvaldīt to, ko neredzat. Būtiskas novērojamības funkcijas ietver:

Dinamiska konveijeru ģenerēšana

Daudzās lielās organizācijās konveijeri seko līdzīgiem modeļiem. Tā vietā, lai manuāli izveidotu simtiem līdzīgu DAG, modernie rīki ļauj tos ģenerēt dinamiski. Jūs varat rakstīt kodu, kas lasa konfigurācijas failu (piemēram, YAML vai JSON failu) un automātiski izveido jaunu konveijeru katram ierakstam, krasi samazinot atkārtota koda daudzumu un uzlabojot uzturējamību.

Paplašināmība un integrācijas

Datu ekosistēma ir daudzveidīga. Lielisks orķestrators nemēģina visu darīt pats; tas izceļas ar spēju savienoties ar citām sistēmām. To panāk ar bagātīgu pakalpojumu sniedzēju vai integrāciju bibliotēku, kas atvieglo mijiedarbību ar datu bāzēm (PostgreSQL, MySQL), datu noliktavām (Snowflake, BigQuery, Redshift), mākoņpakalpojumiem (AWS S3, Google Cloud Storage), datu apstrādes ietvariem (Spark, dbt) un citiem.

Drošība un piekļuves kontrole

Datu konveijeri bieži apstrādā sensitīvu informāciju. Uzņēmuma līmeņa drošība nav apspriežama. Tas ietver:

Pareizā orķestrēšanas rīka izvēle: globāla perspektīva

Orķestrēšanas rīku tirgus ir dinamisks, ar vairākām lieliskām iespējām. "Labākais" rīks ir pilnībā atkarīgs no jūsu komandas prasmēm, infrastruktūras, mēroga un konkrētiem lietošanas gadījumiem. Šeit ir vadošo pretendentu sadalījums un ietvars lēmuma pieņemšanai.

Pašu mitināti vs. pārvaldīti pakalpojumi

Galvenais lēmuma punkts ir, vai mitināt orķestratoru pašiem vai izmantot pārvaldītu pakalpojumu no mākoņpakalpojumu sniedzēja.

Galvenie spēlētāji tirgū

1. Apache Airflow

Nozares standarts: Airflow ir datu orķestrēšanas atvērtā pirmkoda titāns. Tam ir milzīga kopiena, plaša pakalpojumu sniedzēju bibliotēka, un tas ir pārbaudīts tūkstošiem uzņēmumu visā pasaulē. Tā pamatfilozofija ir "konveijeri kā kods", ar DAG, kas definēti Python valodā.
Vislabāk piemērots: Komandām, kurām nepieciešams nobriedis, ļoti paplašināms un pielāgojams risinājums un kuras ir apmierinātas ar tā stāvāko mācīšanās līkni un uzturēšanas sarežģītību.

2. Prefect

Mūsdienu izaicinātājs: Prefect tika izstrādāts, lai risinātu dažus no Airflow uztvertajiem trūkumiem. Tas piedāvā modernāku Pythonic API, pirmklasīgu atbalstu dinamiskām darbplūsmām un skaidrāku atdalījumu starp darbplūsmas definīciju un tās izpildes vidi. To bieži slavē par izstrādātājiem draudzīgu pieredzi.
Vislabāk piemērots: Komandām, kurām prioritāte ir izstrādātāju produktivitāte, nepieciešami dinamiski un parametrizēti konveijeri un kuras novērtē modernu, tīru dizainu. Datu zinātnes un ML komandas bieži sliecas uz Prefect.

3. Dagster

Datu apzinošs orķestrators: Dagster izmanto atšķirīgu pieeju, būdams "datu apzinošs". Tas koncentrējas ne tikai uz uzdevumu izpildi, bet arī uz datu aktīviem, ko tie rada. Tā pamatā ir iebūvētas spēcīgas funkcijas datu kvalitātei, katalogēšanai un izcelsmei, padarot to par jaudīgu rīku organizācijām, kas vēlas veidot holistiskāku un uzticamāku datu platformu.
Vislabāk piemērots: Organizācijām, kas vēlas cieši integrēt orķestrēšanu ar datu pārvaldību, testēšanu un novērojamību. Tas ir lieliski piemērots sarežģītu, misijai kritisku datu platformu veidošanai.

4. Mākoņa vietējie risinājumi

Lielākie mākoņpakalpojumu sniedzēji piedāvā savus orķestrēšanas pakalpojumus:

Vislabāk piemērots: Komandām, kas ir dziļi ieguldījušas vienā mākoņa ekosistēmā un kurām galvenokārt jāorķestrē pakalpojumi šī pakalpojumu sniedzēja ietvaros.

Lēmumu pieņemšanas kritēriju ietvars

Uzdodiet šos jautājumus, lai vadītu savu izvēli:

  1. Komandas prasmes: Vai jūsu komanda ir spēcīga Python valodā? (dod priekšroku Airflow, Prefect, Dagster). Vai viņi dod priekšroku GUI? (dod priekšroku Azure Data Factory). Vai jums ir spēcīgas DevOps/platformu inženierijas prasmes? (Padara pašu mitināšanu par dzīvotspējīgu).
  2. Lietošanas gadījuma sarežģītība: Vai jūsu darbplūsmas galvenokārt ir statiskas ETL? (Airflow ir lielisks). Vai tās ir dinamiskas un ar parametriem vadāmas? (Prefect izceļas). Vai jūs veidojat pilnvērtīgu datu platformu ar izcelsmes un kvalitātes pārbaudēm? (Dagster ir spēcīgs pretendents).
  3. Ekosistēma: Kuru mākoņpakalpojumu sniedzēju jūs izmantojat? Lai gan rīki, piemēram, Airflow, var būt daudzmākoņu, mākoņa vietējie risinājumi piedāvā ciešāku integrāciju.
  4. Mērogs un izmaksas: Pārvaldīti pakalpojumi ir vieglāki, bet mērogā var kļūt dārgi. Pašu mitināšanai ir augstākas uzturēšanas izmaksas, bet potenciāli zemākas infrastruktūras izmaksas. Modelējiet savu paredzamo lietojumu.
  5. Kopiena un atbalsts: Cik svarīga ir liela, aktīva kopiena problēmu novēršanai (Airflow stiprā puse) pretstatā apmaksātam uzņēmuma atbalstam (ko piedāvā pārvaldīti pakalpojumi un uzņēmumi, piemēram, Astronomer, Prefect un Elementl)?

Praktiska ieviešana: Augsta līmeņa projekts

Neatkarīgi no rīka, orķestrēta konveijera izveides process seko konsekventam modelim. Šeit ir soli pa solim projekts.

1. solis: Definējiet biznesa mērķi

Sāciet ar "kāpēc". Uz kādu jautājumu jūs mēģināt atbildēt vai kādu procesu jūs automatizējat? Piemērs: "Mums ir nepieciešams ikdienas ziņojums par produktu pārdošanu, kas bagātināts ar lietotāju reģiona datiem, un kas jāpiegādā pārdošanas komandas panelī līdz plkst. 9:00 pēc vietējā laika."

2. solis: Kartējiet datu plūsmu

Uzzīmējiet uz tāfeles datu ceļojumu. Identificējiet katru avota sistēmu, katru transformācijas soli un katru galamērķi.

3. solis: Sadaliet atomāros uzdevumos

Sadalīt datu plūsmas karti mazākajās iespējamajās darba vienībās. Katrai vienībai jādara viena lieta un jādara tā labi. Tas padara atkļūdošanu un atkārtotu palaišanu daudz vieglāku.

4. solis: Definējiet atkarības (izveidojiet DAG)

Tagad savienojiet uzdevumus. Izmantojot izvēlētā rīka sintaksi, definējiet priekšteča un pakārtotās attiecības. Piemēram, `transform_and_join_staging_data` ir jābūt pakārtotam gan `load_sales_data_to_staging`, gan `load_user_data_to_staging`.

5. solis: Kodējiet uzdevumus

Uzrakstiet kodu, kas veic darbu katram uzdevumam. Šeit jūs rakstīsiet savas Python funkcijas, SQL skriptus vai API izsaukumus. Tiecieties pēc idempotences un modularitātes.

6. solis: Konfigurējiet un izvietojiet darbplūsmu

Definējiet darbplūsmas metadatus:

Pēc tam izvietojiet šo definīciju savā orķestrēšanas vidē.

7. solis: Uzraugiet, atkārtojiet un optimizējiet

Orķestrēšana nav "iestati un aizmirsti" darbība. Izmantojiet rīka lietotāja saskarni un novērojamības funkcijas, lai uzraudzītu konveijera stāvokli. Mainoties biznesa vajadzībām vai datu avotiem, jums būs jāatkārto savi DAG. Nepārtraukti meklējiet veiktspējas vājās vietas un optimizācijas iespējas.

Labākās prakses robustai konveijeru orķestrēšanai

Lai izveidotu uzticamus un uzturamus konveijerus, ir nepieciešama disciplīna. Labāko prakšu ievērošana ietaupīs jums neskaitāmas stundas, kas citādi tiktu pavadītas, risinot problēmas.

Uztveriet konveijerus kā kodu

Jūsu konveijeru definīcijas ir kritiski programmatūras artefakti. Glabājiet tos versiju kontroles sistēmā, piemēram, Git. Pārskatiet izmaiņas, izmantojot "pull requests". Tas nodrošina vēsturi, sadarbību un atcelšanas mehānismu.

Padariet uzdevumus idempotentus

To nevar pietiekami uzsvērt. Izstrādājiet savus uzdevumus tā, lai tos varētu atkārtoti palaist, neradot problēmas. Tas padara neveiksmju novēršanu vienkāršu un drošu.

Ieviesiet visaptverošu kļūdu apstrādi

Neļaujiet konveijeram klusi neizdoties. Konfigurējiet detalizētus brīdinājumus, kas nonāk pie pareizajiem cilvēkiem. Ieviesiet atbildes reakcijas uz neveiksmi, kas var veikt tīrīšanas darbības, piemēram, dzēst pagaidu failus.

Parametrizējiet savus konveijerus

Izvairieties no cieti kodētām vērtībām, piemēram, datumiem, failu ceļiem vai serveru nosaukumiem. Izmantojiet mainīgos un parametrus. Tas padara jūsu konveijerus elastīgus un atkārtoti lietojamus. Piemēram, vienu konveijeru varētu palaist dažādām valstīm, nododot valsts kodu kā parametru.

Aizsargājiet savus noslēpumus

Izmantojiet specializētu noslēpumu pārvaldības sistēmu, kas integrēta ar jūsu orķestratoru. Nekad neievietojiet paroles vai API atslēgas savā Git repozitorijā.

Optimizējiet izmaksas un veiktspēju

Uzraugiet uzdevumu ilgumu. Uzdevums, kas ilgst stundām, varētu būt optimizācijas vai paralelizācijas kandidāts. Ja strādājat mākonī, apzinieties resursus, ko patērē jūsu uzdevumi, lai efektīvi pārvaldītu izmaksas.

Dokumentējiet visu

Pievienojiet komentārus savam kodam un sniedziet skaidrus aprakstus katram DAG un uzdevumam. Laba dokumentācija ir nenovērtējama jauniem komandas locekļiem un jums pašam nākotnē, kad pēc mēnešiem būs jāatkļūdo problēma.

Datu orķestrēšanas nākotne

Datu orķestrēšanas joma nepārtraukti attīstās. Vairākas galvenās tendences veido tās nākotni:

Secinājums: No haosa līdz kontrolei

Datu automatizācija, izmantojot konveijeru orķestrēšanu, ir jebkuras modernas, uz datiem balstītas organizācijas mugurkauls. Tā pārvērš haotisku, atsevišķu skriptu kolekciju par uzticamu, mērogojamu un novērojamu datu rūpnīcu. Izprotot DAG, uzdevumu un atkarību pamatprincipus, rūpīgi izvērtējot pareizos rīkus savai globālajai komandai un ievērojot inženierijas labākās prakses, jūs varat izveidot robustu datu platformu, kas pārvērš neapstrādātus datus par stratēģisku aktīvu.

Ceļš no manuālas datu apstrādes līdz automatizētai orķestrēšanai ir nozīmīgs, bet ieguvumi — efektivitātes, uzticamības un spējas atklāt dziļākas atziņas ziņā — ir milzīgi. Tā ir kritiskā disciplīna, kas nodrošina kontroli un harmoniju, kas nepieciešama, lai diriģētu datu simfoniju, kura darbina moderno globālo uzņēmumu.