【airflow实战系列】基于 python 的调度和监控工作流的平台

简介

airflow 是一个使用python语言编写的data pipeline调度和监控工作流的平台。Airflow被Airbnb内部用来创建、监控和调整数据管道。任何工作流都可以在这个使用Python来编写的平台上运行。

Airflow是一种允许工作流开发人员轻松创建、维护和周期性地调度运行工作流（即有向无环图或成为DAGs）的工具。在Airbnb中，这些工作流包括了如数据存储、增长分析、Email发送、A/B测试等等这些跨越多部门的用例。

这个平台拥有和 Hive、Presto、MySQL、HDFS、Postgres和S3交互的能力，并且提供了钩子使得系统拥有很好地扩展性。除了一个命令行界面，该工具还提供了一个基于Web的用户界面让您可以可视化管道的依赖关系、监控进度、触发任务等。

传统Workflow通常使用TextFiles(json,xml/etc)来定义DAG,然后Scheduler解析这些DAG文件形成具体的TaskObject执行；Airflow没这么干，它直接用Python写DAGdefinition,一下子突破了文本文件表达能力的局限，定义DAG变得简单。

Airflow的架构

在一个可扩展的生产环境中，Airflow含有以下组件：

一个元数据库（MySQL或Postgres）
一组Airflow工作节点
一个调节器（Redis或RabbitMQ）
一个Airflow Web服务器

所有这些组件可以在一个机器上随意扩展运行。如果使用LocalExcuter来适度的安装则可以获得相当多的额外性能。

优点

python脚本实现DAG，非常容易扩展
工作流依赖可视化
no XML
可测试
可作为crontab的替代
可实现复杂的依赖规则
Pools
CLI和Web UI

功能简介

常见命令

initdb，初始化元数据DB，元数据包括了DAG本身的信息、运行信息等；
resetdb，清空元数据DB；
list_dags，列出所有DAG；
list_tasks，列出某DAG的所有task；
test，测试某task的运行状况；
backfill，测试某DAG在设定的日期区间的运行状况；
webserver，开启webserver服务；
scheduler，用于监控与触发DAG。

ETL

ETL，是英文 Extract-Transform-Load 的缩写，用来描述将数据从来源端经过抽取（extract）、转换（transform）、加载（load）至目的端的过程。ETL一词较常用在数据仓库，但其对象并不限于数据仓库。

Airflow设计时，只是为了很好的处理ETL任务而已，但是其精良的设计，正好可以用来解决任务的各种依赖问题。

任务依赖

通常，在一个运维系统，数据分析系统，或测试系统等大型系统中，我们会有各种各样的依赖需求。比如：

时间依赖：任务需要等待某一个时间点触发
外部系统依赖：任务依赖Mysql中的数据，HDFS中的数据等等，这些不同的外部系统需要调用接口去访问
机器依赖：任务的执行只能在特定的某一台机器的环境中，可能这台机器内存比较大，也可能只有那台机器上有特殊的库文件
任务间依赖：任务A需要在任务B完成后启动，两个任务互相间会产生影响
资源依赖：任务消耗资源非常多，使用同一个资源的任务需要被限制，比如跑个数据转换任务要10个G，机器一共就30个G，最多只能跑两个，我希望类似的任务排个队
权限依赖：某种任务只能由某个权限的用户启动

也许大家会觉得这些是在任务程序中的逻辑需要处理的部分，但是我认为，这些逻辑可以抽象为任务控制逻辑的部分，和实际任务执行逻辑解耦合。

如何理解Crontab

现在让我们来看下最常用的依赖管理系统，Crontab

在各种系统中，总有些定时任务需要处理，每当在这个时候，我们第一个想到的总是crontab。

确实，crontab可以很好的处理定时执行任务的需求，但是对于crontab来说，执行任务，只是调用一个程序如此简单，而程序中的各种逻辑都不属于crontab的管辖范围（很好的遵循了KISS）

所以我们可以抽象的认为：

crontab是一种依赖管理系统，而且只管理时间上的依赖。

Airflow的处理依赖的方式

Airflow的核心概念，是DAG(有向无环图)，DAG由一个或多个TASK组成，而这个DAG正是解决了上文所说的任务间依赖。Task A 执行完成后才能执行 Task B，多个Task之间的依赖关系可以很好的用DAG表示完善

Airflow完整的支持crontab表达式，也支持直接使用python的datatime表述时间，还可以用datatime的delta表述时间差。这样可以解决任务的时间依赖问题。

Airflow在CeleryExecuter下可以使用不同的用户启动Worker，不同的Worker监听不同的Queue，这样可以解决用户权限依赖问题。Worker也可以启动在多个不同的机器上，解决机器依赖的问题。

Airflow可以为任意一个Task指定一个抽象的Pool，每个Pool可以指定一个Slot数。每当一个Task启动时，就占用一个Slot，当Slot数占满时，其余的任务就处于等待状态。这样就解决了资源依赖问题。

Airflow中有Hook机制(其实我觉得不应该叫Hook)，作用时建立一个与外部数据系统之间的连接，比如Mysql，HDFS，本地文件系统(文件系统也被认为是外部系统)等，通过拓展Hook能够接入任意的外部系统的接口进行连接，这样就解决的外部系统依赖问题。

参考

http://wingerted.com/2017/02/20/introduce-to-airflow/

https://www.youtube.com/watch?v=cHATHSB_450

https://www.youtube.com/watch?v=Pr0FrvIIfTU

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