探索 Apache Airflow:现代工作流编排的强大引擎

引言

在当今的数据驱动时代,工作流编排成为企业数据处理和自动化任务中的关键环节。Apache Airflow 作为一款开源的工作流编排平台,凭借其强大的功能和灵活性,成为众多企业和开发者的工具。本文将深入探讨 Apache Airflow 的核心特性、安装使用方法及其在行业中的广泛应用,帮助读者全面了解这一强大的工具。

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一、Apache Airflow 概述

Apache Airflow 是一个用于以编程方式创建、调度和监控工作流的平台。通过将工作流定义为代码,Airflow 使得工作流更易于维护、版本控制、测试和协作。用户可以使用 Airflow 将任务定义为有向无环图(DAG),并通过调度器在多个工作节点上执行这些任务,同时遵循指定的依赖关系。

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核心优势

  1. 可维护性:代码化的工作流使得变更和调试更加容易。

  2. 版本控制:工作流定义可以像其他代码一样进行版本控制。

  3. 可测试性:通过代码,可以更方便地进行单元测试和集成测试。

  4. 协作性:团队成员可以共同开发和维护工作流。

DAGs

二、Airflow 的项目聚焦

Airflow 特别适合那些静态且变化缓慢的工作流。当 DAG 结构在不同运行之间相似时,它能够清晰地定义工作单元和连续性。Airflow 常用于数据处理,但强调任务最好是幂等的,即任务的结果应相同,且不会在目标系统中创建重复数据。此外,Airflow 不是流处理解决方案,但常用于批量处理实时数据。

Apache Airflow logo

三、Airflow 的设计原则

  1. 动态性:通过代码定义管道,支持动态 DAG 生成和参数化。

  2. 可扩展性:Airflow 框架包含广泛的内置操作符,并可根据需要进行扩展。

  3. 灵活性:利用 Jinja 模板引擎,Airflow 允许丰富的自定义。

Asset Dependencies

四、安装与配置

从 PyPI 安装

Airflow 作为 apache-airflow 包发布在 PyPI 上。由于 Airflow 既是库又是应用程序,其依赖关系管理较为复杂。为了确保可重复的安装,Airflow 提供了“已知可用”的约束文件。

安装示例
  1. 仅安装 Airflow

    pip install 'apache-airflow==3.0.1' \
     --constraint "https://raw.githubusercontent.com/apache/airflow/constraints-3.0.1/constraints-3.9.txt"
    
  2. 安装带有额外依赖的 Airflow(如 postgres, google):

    pip install 'apache-airflow[postgres,google]==3.0.1' \
     --constraint "https://raw.githubusercontent.com/apache/airflow/constraints-3.0.1/constraints-3.9.txt"
    

安装方法概览

  • PyPI 发布:使用标准 pip 工具安装 Airflow。

  • Docker 镜像:通过 Docker 工具安装 Airflow,并可在 Kubernetes、Helm Charts、docker-compose 等环境中使用。

  • GitHub 标签:检索用于生成官方源代码包的 Git 项目源。

Grid

五、用户界面与监控

Airflow 提供了丰富的用户界面,使得可视化生产中运行的管道、监控进度以及在需要时进行故障排除变得容易。用户可以通过 Web 界面直观地查看 DAG 的执行状态、任务日志和依赖关系。

Home

六、版本控制与支持

语义化版本控制

从 Airflow 2.0.0 开始,所有发布的包都遵循严格的语义化版本控制(SemVer)规则。不同包的版本控制规则如下:

  • Airflow 核心:SemVer 规则仅适用于核心 Airflow(不包括对提供者的任何更改)。

  • Airflow 提供者:SemVer 规则仅适用于特定提供者的代码更改。提供者的主版本和次版本与 Airflow 版本无关。

  • Airflow Helm Chart:SemVer 规则仅适用于图表本身的更改。图表的主版本和次版本与 Airflow 版本无关。

  • Airflow API 客户端:其版本控制与 Airflow 版本无关,遵循自己的 SemVer 规则。

版本生命周期与支持

Airflow 遵循 Apache 软件基金会(ASF)的发布策略,确保发布的源代码包足够用户构建和测试。同时,Airflow 提供了多种便利的安装和使用方法,如 PyPI 发布、Docker 镜像等,以满足不同用户的需求。

Graph

七、行业应用与案例

Apache Airflow 在众多行业和领域得到了广泛应用。以下是一些典型的应用案例:

  1. 数据处理与分析:Airflow 常用于 ETL(提取、转换、加载)流程,自动化数据清洗、转换和加载任务。

  2. 机器学习与 AI:通过 Airflow,可以编排机器学习模型的训练、评估和部署流程。

  3. DevOps 与 CI/CD:Airflow 可用于自动化部署流程,管理代码构建、测试和发布任务。

  4. 金融服务:在金融领域,Airflow 用于自动化交易数据处理、风险评估和报告生成等任务。

Backfill

Code

文档地址

https://airflow.apache.org/docs/

项目地址

https://github.com/apache/airflow

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