Azure Data Factory（十）Data Flow 组件详解

一，引言

　　随着大数据技术的不断发展，数据处理和分析变得越来越重要。为了满足企业对数据处理的需求，微软推出了 Azure Data Factory (ADF)，它是一个云端的数据集成服务，用于创建、安排和管理数据工作流。在本文中，我们将重点介绍 Azure Data Factory 的数据流（Data Flow），以及它如何帮助我们进行数据处理和分析。

1，那么 Data Flow 是什么东东呢？

　　映射数据流是 Azure 数据工厂中以可视方式设计的数据转换。 使用数据流，数据工程师可以开发数据转换逻辑，无需编写代码。 生成的数据流是使用横向扩展的 Apache Spark 群集作为活动在 Azure 数据工厂管道内执行的。 可以通过现有的 Azure 数据工厂计划、控制、流和监视功能，将数据流活动操作化。映射数据流提供完全直观的体验，无需编码。 数据流在 ADF 托管的执行群集上运行，以进行横向扩展的数据处理。 Azure 数据工厂处理数据流作业的所有代码转换、路径优化以及执行。

二，正文

1. Azure Data Factory 数据流简介

　　Azure Data Factory（ADF）的数据流（Data Flow）是一种可视化的数据转换工具，它旨在简化大规模数据处理和分析任务。数据流允许用户以图形化的方式构建复杂的数据转换逻辑，同时避免了编写复杂代码的需求。这使得数据工程师和数据科学家能够更高效地处理数据，并将重点放在分析和解决业务问题上。
　　数据流基于 Apache Spark 构建，这是一个广泛使用的大数据处理引擎，以其高性能、易用性和高度可扩展性而闻名。数据流利用了 Spark 的计算能力和丰富的功能，为用户提供了一个灵活且强大的数据处理平台。数据流支持批处理和流处理模式，可以处理结构化和半结构化数据，并可以从多种数据存储中读取和写入数据通过使用数据流，用户可以执行各种数据处理任务，例如：

• 数据清洗：去除空值、重复记录、异常值，以及将数据转换为统一的格式和单位。
• 数据整合：将多个数据源合并为一个统一的数据集，以便进行进一步的分析和处理。
• 数据变换：对数据进行计算、聚合、排序等操作，以生成新的特征和洞察。
• 数据分区：根据特定属性将数据分成多个部分，以提高查询性能和可维护性。

Azure Data Factory 数据流的主要优势包括：

• 可视化界面：使用拖放式界面，用户可以轻松地创建和编辑数据流，无需编写代码。
• 实时预览：在设计过程中，用户可以实时预览数据，以便更好地了解数据处理过程。
• 弹性计算：数据流可以自动调整底层资源，以满足不同的数据处理需求和负载。
• 集成开发环境：与 Azure Data Factory 无缝集成，使用户可以轻松地创建、调度和监控数据流任务。

2. 数据流构建块

数据流由以下几种基本构建块组成，这些构建块共同支持各种数据处理任务：

　　1）源(Source)：源是数据流的输入，可以是来自不同数据存储的数据。Azure Data Factory 支持多种数据源，包括但不限于 Azure Blob Storage、Azure SQL Database、Azure Cosmos DB 等。用户可以通过配置连接器（Connectors）将数据源添加到数据流中。每个数据源都可以有自己的数据格式、分区策略和过滤条件。用户可以使用数据源的属性面板对这些设置进行调整，以便更好地控制数据输入。

　　2）转换(Transformations)：转换是数据流中的核心操作，用于处理和整理数据。数据流提供了丰富的转换操作，以支持各种数据处理场景。以下是一些常见的转换操作：

• 筛选（Filter）：根据条件筛选数据，例如：删除空值或满足特定条件的行。
• 投影（Projection）：选择或重命名列，以便调整数据集的结构。
• 排序（Sort）：根据指定列对数据进行排序，支持升序和降序排列。
• 连接（Join）：将两个数据流按照指定条件进行连接，支持内连接、左连接、右连接和全连接。
• 分组（Group By）：根据指定列对数据进行分组，以便对每个分组执行聚合操作。
• 窗口函数（Window Functions）：对窗口内的数据进行计算，例如：计算滚动平均值、累积和等。

　　用户可以通过拖拽相应的转换组件到数据流画布上，并使用属性面板配置转换参数。此外，用户还可以将多个转换组件链接在一起，以构建复杂的数据处理逻辑。

　　3）接收器(Sink)：接收器是数据流的输出，用于将处理后的数据写入目标数据存储。Azure Data Factory 支持多种数据接收器，包括但不限于 CSV、Parquet、JSON、Delta Lake 等。用户可以配置接收器的属性，例如数据格式、压缩方式、输出分区等，以便满足特定的数据输出需求。用户还可以设置错误处理策略，以便在数据流中处理异常情况。例如，用户可以选择将错误行重定向到另一个接收器，或者根据预定义的条件跳过错误行。通过组合这些构建块，用户可以轻松地构建出复杂且高度可定制的数据处理流程，以满足不同的业务需求。同时，数据流的可视化设计界面使得用户可以直观地了解数据处理逻辑，从而更容易地调试和优化数据流任务。

除了上述常见的转换操作，数据流还提供了许多其他高级转换功能，如下所示：

• 条件分割（Conditional Split）：根据条件将数据分割成多个输出流。这可以用于将数据分发到不同的处理逻辑中，例如根据产品类别将数据发送到不同的接收器。
• 派生列（Derived Column）：通过对现有列应用表达式或函数来创建新列。这可以用于计算新特征或将现有数据转换为不同的格式。
• 查找（Lookup）：将数据流与参考数据集进行关联，以便根据匹配的键值添加或更新列。这可以用于将数据集与外部信息进行关联，例如将销售记录与产品信息进行匹配。
• 窗口排名（Window Rank）：对窗口内的数据进行排名，以便根据指定的度量进行排序。这可以用于找到每个分组中的前 N 个记录，例如根据销售额找到每个区域的前 10 个产品。
• 数据融合（Union）：将多个具有相似结构的数据流合并为一个数据流。这可以用于将来自不同数据源的数据整合到一起，以便进行统一的分析和处理。
• 数据透视（Pivot）：将数据从长格式转换为宽格式，以便根据指定的行和列重新排列数据。这可以用于将时间序列数据转换为面板数据，以便进行横截面分析。
• 聚合（Aggregate）：根据指定的分组列对数据进行聚合，以便计算每个分组的统计度量。这可以用于计算每个产品类别的总销售额、平均价格等。

　　通过灵活地组合这些构建块，用户可以创建出各种复杂的数据处理任务，以满足不同的业务需求。同时，数据流的可视化设计界面使得用户可以直观地了解数据处理逻辑，从而更容易地调试和优化数据流任务。在设计过程中，用户可以使用数据预览功能实时查看数据的变化情况，以便更好地了解每个转换操作的效果。

3. 数据流设计与调试

　　Azure Data Factory 提供了一个可视化的数据流设计器，用户可以通过拖拽和配置的方式快速设计数据流。在设计过程中，用户还可以实时预览数据，以便更好地了解数据处理过程。此外，Azure Data Factory 还提供了调试功能，帮助用户快速发现和修复数据流中的问题。
在 Azure Data Factory 中，数据流设计与调试过程非常重要，因为它们可以帮助用户更有效地构建、优化和维护数据流任务。以下是数据流设计与调试过程中的一些关键步骤和技巧：
　　1，设计数据流

　　　　1）规划数据流结构：在开始设计数据流之前，需要先规划好数据处理的整体逻辑和结构。可以通过分析数据源和目标数据存储，以及业务需求来确定需要执行哪些数据转换操作。

　　　　2）添加数据源：根据规划的数据流结构，首先将所需的数据源添加到数据流中。选择合适的连接器，并配置相关的属性，如数据格式、分区策略等。

　　　　3）添加转换操作：根据数据处理需求，将相应的转换组件拖拽到数据流画布上，并使用属性面板配置转换参数。可以将多个转换组件链接在一起，以构建复杂的数据处理逻辑。

　　　　4）设置错误处理策略：为数据流中的关键操作设置错误处理策略，以便在数据流中处理异常情况。例如，可以选择将错误行重定向到另一个接收器，或者根据预定义的条件跳过错误行。

　　　　5）添加接收器：将处理后的数据写入目标数据存储。配置接收器的属性，如数据格式、压缩方式、输出分区等，以满足特定的数据输出需求。

　　2，调试数据流

　　　　1）实时预览：在设计过程中，可以使用实时预览功能查看数据的变化情况。这有助于更好地了解每个转换操作的效果，以及及时发现和修复潜在问题。

　　　　2）性能优化：对数据流进行性能优化，以减少处理时间和资源消耗。可以通过调整数据分区、缓存策略、转换操作顺序等方法来提高性能。

　　　　3）验证数据流：在保存数据流之前，需要验证数据流的正确性。可以通过检查数据流画布上的警告和错误信息，以及查看详细的验证结果报告来确定是否存在问题。

　　　　4）调试执行：使用调试执行功能来测试数据流的执行情况。这有助于识别潜在的运行时问题，如资源不足、连接失败等。可以通过查看执行日志和监控指标来分析问题原因，并进行相应的调整。

　　　　5）版本控制：为数据流设置版本控制，以便在不同版本之间进行比较和回滚。这有助于跟踪数据流的变更历史，并确保数据处理的一致性和稳定性。

三，结尾

　　总之，Azure Data Factory 数据流的构建块为用户提供了丰富的数据处理功能，使得用户可以轻松地实现各种数据挖掘和分析任务。通过使用这些构建块，用户可以充分利用 Azure Data Factory 的强大计算能力，从而提高数据处理效率和质量。

作者：Allen 

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