Apache Airflow 기반의 데이터 파이프라인
에어플로 중심의 워크플로 구축에서 커스텀 컴포넌트 개발 및 배포, 관리까지
바스 하렌슬락 | 제이펍 | 2022-03-16
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국내도서 > 컴퓨터/모바일 > OS/Networking > 네트워크 보안/해킹
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책소개
효과적인 데이터 파이프라인을 만들고 유지하는 방법을 설명하고 있으며, 이를 통해 여러분은 다양한 데이터 소스의 집계, 데이터 레이크와의 연결 및 클라우드 배포를 포함해서 가장 일반적인 사용법을 확인할 수 있다.
목차
CHAPTER 1 Apache Airflow 살펴보기 3
1.1 데이터 파이프라인 소개 4
1.1.2 파이프라인 그래프 실행 6
1.1.3 그래프 파이프라인과 절차적 스크립트 파이프라인 비교 7
1.1.4 워크플로 매니저를 이용한 파이프라인 실행 9
1.2 Airflow 소개 10
1.2.1 파이썬 코드로 유연한 파이프라인 정의 10
1.2.2 파이프라인 스케줄링 및 실행 11
1.2.4 점진적 로딩 및 백필 16
1.3 언제 Airflow를 사용해야 할까 16
1.3.2 Airflow가 적합하지 않은 경우 17
1.4 이후 내용 18
요약 19
CHAPTER 2 Airflow DAG의 구조 20
2.1 다양한 소스에서 데이터 수집 21
2.1.1 데이터 탐색 21
2.2 첫 번째 Airflow DAG 작성 23
2.2.2 임의 파이썬 코드 실행 27
2.3 Airflow에서 DAG 실행하기 30
2.3.1 파이썬 환경에서 Airflow 실행 30
2.3.2 도커 컨테이너에서 Airflow 실행하기 31
2.3.3 Airflow UI 둘러보기 32
2.4 스케줄 간격으로 실행하기 36
2.5 실패한 태스크에 대한 처리 37
요약 40
CHAPTER 3 Airflow의 스케줄링 41
3.1 예시: 사용자 이벤트 처리하기 41
3.2 정기적으로 실행하기 43
3.2.2 Cron 기반의 스케줄 간격 설정하기 45
3.2.3 빈도 기반의 스케줄 간격 설정하기 47
3.3 데이터 증분 처리하기 48
3.3.1 이벤트 데이터 증분 가져오기 48
3.3.2 실행 날짜를 사용하여 동적 시간 참조하기 49
3.3.3 데이터 파티셔닝 51
3.4 Airflow의 실행 날짜 이해 53
3.4.1 고정된 스케줄 간격으로 태스크 실행 53
3.5 과거 데이터 간격을 메꾸기 위해 백필 사용하기 56
3.5.1 과거 시점의 작업 실행하기 56
3.6 태스크 디자인을 위한 모범 사례 57
3.6.2 멱등성 59
요약 60
CHAPTER 4 Airflow 콘텍스트를 사용하여 태스크 템플릿 작업하기 62
4.1 Airflow로 처리할 데이터 검사하기 62
4.1.1 증분 데이터를 적재하는 방법 결정하기 63
4.2 태스크 콘텍스트와 Jinja 템플릿 작업 65
4.2.1 오퍼레이터의 인수 템플릿 작업 65
4.2.2 템플릿에 무엇이 사용 가능할까요? 67
4.2.3 PythonOperator 템플릿 70
4.2.4 PythonOperator에 변수 제공 75
4.2.5 템플릿의 인수 검사하기 76
4.3 다른 시스템과 연결하기 78
요약 86
CHAPTER 5 태스크 간 의존성 정의하기 87
5.1 기본 의존성 유형 88
5.1.2 팬인/팬아웃(Fan-in/Fan-out) 의존성 89
5.2 브랜치하기 92
5.2.2 DAG 내부에서 브랜치하기 94
5.3 조건부 태스크 99
5.3.2 조건부 태스크 만들기 100
5.3.3 내장 오퍼레이터 사용하기 102
5.4 트리거 규칙에 대한 추가 정보 102
5.4.2 실패의 영향 104
5.4.3 기타 트리거 규칙 104
5.5 태스크 간 데이터 공유 106
5.5.1 XCom을 사용하여 데이터 공유하기 106
5.5.2 XCom 사용 시 고려사항 109
5.5.3 커스텀 XCom 백엔드 사용하기 110
5.6 Taskflow API로 파이썬 태스크 연결하기 111
5.6.1 Taskflow API로 파이썬 태스크 단순화하기 111
5.6.2 Taskflow API를 사용하지 않는 경우 113
요약 115
CHAPTER 6 워크플로 트리거 119
6.1 센서를 사용한 폴링 조건 120
6.1.2 원활하지 않는 흐름의 센서 처리 124
6.2 다른 DAG를 트리거하기 127
6.2.1 TriggerDagRunOperator로 백필 작업 131
6.2.2 다른 DAG의 상태를 폴링하기 132
6.3 REST/CLI를 이용해 워크플로 시작하기 135
요약 138
CHAPTER 7 외부 시스템과 통신하기 139
7.1 클라우드 서비스에 연결하기 140
7.1.2 머신러닝 모델 개발하기 142
7.1.3 외부 시스템을 사용하여 개발하기 147
7.2 시스템 간 데이터 이동하기 155
7.2.1 PostgresToS3Operator 구현하기 156
7.2.2 큰 작업을 외부에서 수행하기 160
요약 162
CHAPTER 8 커스텀 컴포넌트 빌드 163
8.1 PythonOperator로 작업하기 164
8.1.1 영화 평점 API 시뮬레이션하기 164
8.1.2 API에서 평점 데이터 가져오기 167
8.1.3 실제 DAG 구축하기 170
8.2 커스텀 훅 빌드하기 173
8.2.2 MovielensHook로 DAG 빌드하기 179
8.3 커스텀 오퍼레이터 빌드하기 181
8.3.1 커스텀 오퍼레이터 정의하기 182
8.3.2 평점 데이터를 가져오기 위한 오퍼레이터 빌드하기 183
8.4 커스텀 센서 빌드하기 187
8.5 컴포넌트 패키징하기 190
8.5.2 패키지 설치하기 194
요약 195
CHAPTER 9 테스트하기 197
9.1 테스트 시작하기 198
9.1.3 단위 테스트 작성하기 207
9.1.5 디스크의 파일로 테스트하기 214
9.2 테스트에서 DAG 및 태스크 콘텍스트로 작업하기 216
9.2.1 외부 시스템 작업 222
9.3 개발을 위해 테스트 사용하기 229
9.3.1 DAG 완료 테스트하기 232
9.4 Whirl을 이용한 프로덕션 환경 에뮬레이션 233
9.5 DTAP 환경 생성하기 233
요약 234
CHAPTER 10 컨테이너에서 태스크 실행하기 235
10.1 다양한 오퍼레이터를 쓸 때 고려해야 할 점 235
10.1.1 오퍼레이터 인터페이스 및 구현하기 236
10.1.2 복잡하며 종속성이 충돌하는 환경 236
10.1.3 제네릭 오퍼레이터 지향하기 237
10.2 컨테이너 소개하기 238
10.2.2 첫 도커 컨테이너 실행하기 239
10.2.3 도커 이미지 생성하기 240
10.2.4 볼륨을 사용하여 데이터를 유지하기 243
10.3 컨테이너와 Airflow 245
10.3.2 왜 컨테이너를 사용하는가? 246
10.4 도커에서 태스크 실행하기 247
10.4.1 DockerOperator 소개 247
10.4.2 태스크를 위한 컨테이너 이미지 생성하기 249
10.4.3 도커 태스크로 DAG 구성하기 252
10.4.4 도커 기반의 워크플로 255
10.5 쿠버네티스에서 태스크 실행 256
10.5.2 쿠버네티스 설정하기 258
10.5.3 KubernetesPodOperator 사용하기 261
10.5.4 쿠버네티스 관련 문제 진단하기 265
10.5.5 도커 기반 워크플로와 차이점 267
요약 268
CHAPTER 11 모범 사례 271
11.1 깔끔한 DAG 작성 271
11.1.2 중앙에서 자격 증명 관리 276
11.1.3 구성 세부 정보를 일관성 있게 지정하기 278
11.1.4 DAG 구성 시 연산 부분 배제 280
11.1.5 Factory 함수를 사용한 공통 패턴 생성 283
11.1.6 태스크 그룹을 사용하여 관련된 태스크들의 그룹 만들기 286
11.1.7 대규모 수정을 위한 새로운 DAG 생성 288
11.2 재현 가능한 태스크 설계 288
11.2.1 태스크는 항상 멱등성을 가져야 합니다 289
11.2.2 태스크 결과는 결정적이어야 합니다 289
11.2.3 함수형 패러다임을 사용하여 태스크 설계합니다 290
11.3 효율적인 데이터 처리 291
11.3.2 증분 적재 및 처리 292
11.3.3 중간 단계 데이터 캐싱 293
11.3.4 로컬 파일 시스템에 데이터 저장 방지 294
11.3.5 외부/소스 시스템으로 작업을 이전하기 295
11.4 자원관리 295
11.4.1 Pool을 이용한 동시성 관리하기 295
11.4.2 SLA 및 경고를 사용하여 장기 실행 작업 탐지 297
요약 298
CHAPTER 12 운영환경에서 Airflow 관리 300
12.1 Airflow 아키텍처 301
12.1.1 어떤 익스큐터가 적합한가? 302
12.1.2 Airflow를 위한 메타스토어 설정 304
12.1.3 스케줄러 자세히 살펴보기 306
12.2 익스큐터 설치 311
12.2.2 LocalExecutor 설정 312
12.2.4 KubernetesExecutor 설정 317
12.3 모든 Airflow 프로세스의 로그 확인 324
12.3.2 스케줄러 로그 저장 326
12.3.4 원격 저장소로 로그 보내기 328
12.4 Airflow 메트릭 시각화 및 모니터링 328
12.4.1 Airflow로부터 메트릭 수집하기 329
12.4.2 측정 항목을 전송하도록 Airflow 구성 331
12.4.3 메트릭을 수집하도록 Prometheus 구성 331
12.4.4 Grafana를 이용한 대시보드 생성 334
12.4.5 무엇을 모니터링해야 하는가? 336
12.5 실패한 태스크에 대한 알림을 받는 방법 338
12.5.2 서비스 수준 계약 정의 341
12.6 확장성 및 성능 342
12.6.2 시스템 성능 구성 344
12.6.3 여러 스케줄러 실행 345
요약 346
CHAPTER 13 Airflow 보안 347
13.1 Airflow 웹 인터페이스에서 보안 348
13.1.1 RBAC 인터페이스에서 사용자 추가 348
13.1.2 RBAC 인터페이스 설정 352
13.2 미사용 데이터 암호화 353
13.2.1 Fernet Key 생성 354
13.3 LDAP 서비스로 연결 355
13.3.2 LDAP 서비스에서 사용자 가져오기 358
13.4 웹 서버에 대한 트래픽 암호화 359
13.4.2 HTTPS용 인증서 구성 362
13.5 시크릿 관리 시스템에서 자격 증명 가져오기 366
요약 370
CHAPTER 14 프로젝트: 뉴욕에서 가장 빠른 길 찾기 371
14.1 데이터에 대한 이해 374
14.1.2 Citi Bike REST API 376
14.1.3 접근 계획 결정 377
14.2 데이터 추출 378
14.2.1 Citi Bike 데이터 다운로드하기 378
14.2.2 Yellow Cab 데이터 다운로드 380
14.3 데이터에 유사한 변환 적용 383
14.4 데이터 파이프 라인 구조화 388
14.5 재현 가능한 데이터 파이프 라인 개발 390
요약 392
CHAPTER 15 클라우드에서의 Airflow 395
15.1 클라우드 배포 정책 설계 396
15.2 클라우드 전용 오퍼레이터와 훅 397
15.3 관리형 서비스 398
15.3.2 구글 Cloud Composer 400
15.3.3 아마존 Managed Workflows for Apache Airflow 400
15.4 배포 전략 선택 401
요약 402
CHAPTER 16 AWS에서의 Airflow 404
16.1 AWS에서 Airflow 배포 404
16.1.2 네트워크 설계 406
16.1.4 CeleryExecutor를 사용하여 스케일링 407
16.1.5 추가 단계 409
16.2 AWS 전용 훅과 오퍼레이터 410
16.3 사용 사례: AWS Athena를 사용한 서버리스 영화 랭킹 구축 412
16.3.2 리소스 설정 413
16.3.4 리소스 정리 422
요약 422
CHAPTER 17 Azure에서의 Airflow 424
17.1 Azure에서 Airflow 배포 424
17.1.2 네트워크 설계 426
17.1.3 CeleryExecutor를 사용하여 확장성 개선 428
17.1.4 추가 단계 429
17.2 Azure 전용 훅/오퍼레이터 429
17.3 예제: Azure Synapse를 사용하여 서버리스 영화 랭킹 구축 430
17.3.2 리소스 구성 431
17.3.4 정리 작업 442
요약 442
CHAPTER 18 GCP에서의 Airflow 443
18.1 GCP에서 Airflow 배포 443
18.1.2 헬름으로 GKE에 배포 447
18.1.4 네트워크 설계 451
18.1.5 CeleryExecutor를 사용한 스케일링 452
18.2 GCP 전용 훅과 오퍼레이터 455
18.3 사용 사례: GCP에서 서버리스 영화 랭킹 구축 460
18.3.2 BigQuery에 데이터 로드하기 463
18.3.3 최고 영화 평점 추출 466
요약 468
APPENDIX A 실행 코드 예제 470
A.1 코드 구성 470
A.2 예제 실행 471
A.2.2 실행 중인 서비스 검사하기 472
A.2.3 환경 제거 472
APPENDIX B Airflow 1과 2의 패키지 구성 474
B.1 Airflow 1 패키지 구성 474
B.2 Airflow 2 패키지 구성 475
APPENDIX C Prometheus 메트릭 매핑 479