入门Airflow 如何实现动态DAGs ？利用多任务提升效率

Posted 2022-11-20 mkdir700

静态多任务

造点假数据

from faker import Faker
import pymongo

faker = Faker(locale='zh_CN')
client = pymongo.MongoClient("mongodb://localhost:27018")
coll = client.get_database("test_db").get_collection("10w")

docs = ["username": faker.language_name(), "age": faker.random_int(0, 100), "email": faker.email(), "ipv4": faker.ipv4() for i in range(100000)]
coll.insert_many(docs)

编写DAG

从数据集合中读取10w条数据，再用一个任务去处理这些数据，假设每条数据的处理时间是0.0005秒。

import time
from datetime import datetime

from airflow import DAG
from airflow.models.taskinstance import TaskInstance
from airflow.operators.python import PythonOperator, task
from airflow.providers.mongo.sensors.mongo import MongoHook

default_args = 
    'owner': 'airflow',


with DAG(
        'test_static_mongo',
        default_args=default_args,
        description='connect MongoDB tutorial',
        schedule_interval=None,
        start_date=datetime(2021, 1, 1),
        catchup=False,
        tags=['test'],
) as dag:

    def read():
        # 读取指定的连接id，并与数据库建立连接
        conn = MongoHook(conn_id="local_mongo")
        # 获取集合（获得表），之后的使用就和Pymongo一模一样了
        coll = conn.get_collection("10w", "test_db")
        # 返回查询结果
        docs = list(coll.find(, "_id": 0, "number": 1))
        return docs

    def load(**kwargs):
        ti: TaskInstance = kwargs.get("ti")
        docs = ti.xcom_pull(task_ids="read_data_from_mongo")
        for i in docs:
            # 模拟数据处理耗时
            time.sleep(0.0005)

    read_task = PythonOperator(
        task_id='read_data_from_mongo',
        python_callable=read,
    )

    load_task = PythonOperator(
        task_id="load_data",
        python_callable=load,
    )

    read_task >> load_task

执行结果：

load_data 任务耗时57秒

改进DAG

对于这么多数据，我们不可能只开一个任务进行处理。当我们有多个任务同时去跑，是不是耗费的时间就大大减少了呢？

假设，我们启动10个load_data任务，每个任务需完成10000条数据的处理。

当数据从read_data中读出来的时候，我们需要对这批数据按每10000条数据为一组的规则进行分组，一共分10组。

我们可以遍历10次创建10个PythonOperator，并传入他们的索引值

load_tasks = []
for i in range(10):
    op = PythonOperator(task_id="load_data_".format(i), python_callable=load, op_kwargs='inx': i)
    load_tasks.append(op)

在每个load_data任务内部，根据索引切片

inx = kwargs.get("inx")
for i in docs[inx * 10000:(inx + 1) * 10000]:
    # 模拟数据处理耗时
    time.sleep(0.0005)

修改后的代码：

import time
from datetime import datetime

from airflow import DAG
from airflow.models.taskinstance import TaskInstance
from airflow.operators.python import PythonOperator, task
from airflow.providers.mongo.sensors.mongo import MongoHook

default_args = 
    'owner': 'airflow',


with DAG('test_static_mongo',
         default_args=default_args,
         description='connect MongoDB tutorial',
         schedule_interval=None,
         start_date=datetime(2021, 1, 1),
         catchup=False,
         tags=['test'],
         concurrency=10) as dag:

    def read():
        # 读取指定的连接id，并与数据库建立连接
        hook = MongoHook(conn_id="local_mongo")
        conn = hook.get_conn()
        # 获取集合（获得表），之后的使用就和Pymongo一模一样了
        coll = hook.get_collection("10w", "test_db")
        # 返回查询结果
        docs = list(coll.find(, "_id": 0, "number": 1))
        conn.close()
        return docs

    def load(**kwargs):
        ti: TaskInstance = kwargs.get("ti")
        docs = ti.xcom_pull(task_ids="read_data_from_mongo")

        # 根据索引值，切分
        inx = kwargs.get("inx")
        for i in docs[inx * 10000:(inx + 1) * 10000]:
            # 模拟数据处理耗时
            time.sleep(0.0005)
        return inx

    read_task = PythonOperator(
        task_id='read_data_from_mongo',
        python_callable=read,
    )

    load_tasks = []
    for i in range(10):
        op = PythonOperator(task_id="load_data_".format(i), python_callable=load, op_kwargs='inx': i)
        load_tasks.append(op)

    read_task >> load_tasks

然后，就可以看到这样的结构

再次执行，总耗时8秒

动态多任务

在上一个例子中，提前设置了处理load_data 的任务数量以及每个任务处理的数据量。

在实际场景中，可能每次处理的数据量都不同，所以不能把代码写的这么“死”。

看作一个简单的乘法，需要处理的总数据量 =任务数量 × 和单个任务的数据处理量

我们固定一个变量，然后根据总数量动态调整另一个变量的值。例如：我规定单个任务处理的数据量是1000条，如果此时总数据量有10w条，那就动态生成1000个任务同时去跑。

Airflow在调度时，是会去执行DAG文件的，所以我们只需要在DAG中动态遍历生成Task即可。

原理就是，在开始执行任务前，先去数据库把数据读出来，然后再动态分配任务，所以read不再作为一个任务去执行，而是看作一个普通函数，将函数返回值分片后分配给后续任务。

完整代码：

import time
from datetime import datetime

from airflow import DAG
from airflow.models.taskinstance import TaskInstance
from airflow.operators.python import PythonOperator
from airflow.providers.mongo.sensors.mongo import MongoHook

default_args = 
    'owner': 'airflow',


with DAG('test_daynamic_mongo',
         default_args=default_args,
         description='connect MongoDB tutorial',
         schedule_interval=None,
         start_date=datetime(2021, 1, 1),
         catchup=False,
         tags=['test'],
         concurrency=10) as dag:

    def read():
        # 读取指定的连接id，并与数据库建立连接
        hook = MongoHook(conn_id="local_mongo")
        conn = hook.get_conn()
        # 获取集合（获得表），之后的使用就和Pymongo一模一样了
        coll = hook.get_collection("10w", "test_db")
        # 返回查询结果
        docs = list(coll.find(, "_id": 0))
        conn.close()
        return docs

    def load(**kwargs):
        # 根据索引值，切分
        docs = kwargs.get("docs")
        for i in docs:
            # 模拟数据处理耗时
            time.sleep(0.0005)
        return docs

    docs = read()
    for i in range(0, len(docs), 1000):
        op = PythonOperator(task_id="load_data_".format(i),
                            python_callable=load,
                            op_kwargs='docs': docs[i * 1000:(i + 1) * 1000])

生成后的图：

执行耗时30s

疑惑了？和预期不符，任务量比之前大得多，为什么执行时间还变长了这么多呢？

原因：

1. 对于每个DAG都有最大任务并发量的限制，这可以在创建DAG时配置
2. 对于Airflow后端数据库而言，也有连接数的限制。

   sqlalchemy.exc.OperationalError: (psycopg2.OperationalError) FATAL: sorry, too many clients already

所以，我也不能一味的去增加任务数量，当把单个任务处理量修改至4000时，就正常了许多。

小结一下：

• 根据数据量动态生成任务数；
• 不能一味追求任务量；

下篇文章我将总结，【入门Airflow】 实战ETL任务: 从Mongo到Mysql。