如何在 Apache Flink 1.10 中使用 Python UDF?

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一、安装 PyFlink

我们需要先安装 PyFlink，可以通过 PyPI 获得，并且可以使用 pip install 进行便捷安装。
注意: 安装和运行 PyFlink 需要 Python 3.5 或更高版本。

$ python -m pip install apache-Apache Flink

二、定义一个 UDF

除了扩展基类 ScalarFunction 之外，定义 Python UDF 的方法有很多。下面的示例显示了定义 Python UDF 的不同方法，该函数以 BIGINT 类型的两列作为输入参数，并返回它们的和作为结果。

• Option 1: extending the base class ScalarFunction

class Add(ScalarFunction):
  def eval(self, i, j):
    return i + j
add = udf(Add(), [DataTypes.BIGINT(), DataTypes.BIGINT()], DataTypes.BIGINT())

• Option 2: Python function

@udf(input_types=[DataTypes.BIGINT(), DataTypes.BIGINT()], result_type=DataTypes.BIGINT())
def add(i, j):
  return i + j

• Option 3: lambda function

add = udf(lambda i, j: i + j, [DataTypes.BIGINT(), DataTypes.BIGINT()], DataTypes.BIGINT())

• Option 4: callable function

class CallableAdd(object):
  def __call__(self, i, j):
    return i + j
add = udf(CallableAdd(), [DataTypes.BIGINT(), DataTypes.BIGINT()], DataTypes.BIGINT())

• Option 5: partial function

return i + j + k
add = udf(functools.partial(partial_add, k=1), [DataTypes.BIGINT(), DataTypes.BIGINT()],
          DataTypes.BIGINT())

三、注册一个UDF

• register the Python function

table_env.register_function("add", add)

• Invoke a Python UDF

my_table.select(```js
"add(a, b)")

• Example Code

下面是一个使用 Python UDF 的完整示例。

from PyFlink.table import StreamTableEnvironment, DataTypes
from PyFlink.table.descriptors import Schema, OldCsv, FileSystem
from PyFlink.table.udf import udf
env = StreamExecutionEnvironment.get_execution_environment()
env.set_parallelism(1)
t_env = StreamTableEnvironment.create(env)
t_env.register_function("add", udf(lambda i, j: i + j, [DataTypes.BIGINT(), DataTypes.BIGINT()], DataTypes.BIGINT()))
t_env.connect(FileSystem().path('/tmp/input')) \
    .with_format(OldCsv()
                 .field('a', DataTypes.BIGINT())
                 .field('b', DataTypes.BIGINT())) \
    .with_schema(Schema()
                 .field('a', DataTypes.BIGINT())
                 .field('b', DataTypes.BIGINT())) \
    .create_temporary_table('mySource')
t_env.connect(FileSystem().path('/tmp/output')) \
    .with_format(OldCsv()
                 .field('sum', DataTypes.BIGINT())) \
    .with_schema(Schema()
                 .field('sum', DataTypes.BIGINT())) \
    .create_temporary_table('mySink')
t_env.from_path('mySource')\
    .select("add(a, b)") \
    .insert_into('mySink')
t_env.execute("tutorial_job")

• 提交作业

首先，您需要在“ / tmp / input”文件中准备输入数据。例如，

$ echo "1,2" > /tmp/input

接下来，您可以在命令行上运行此示例：

$ python python_udf_sum.py

通过该命令可在本地小集群中构建并运行 Python Table API 程序。您还可以使用不同的命令行将 Python Table API 程序提交到远程集群。
最后，您可以在命令行上查看执行结果：

$ cat /tmp/output
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四、Python UDF 的依赖管理

在许多情况下，您可能希望在 Python UDF 中导入第三方依赖。下面的示例将指导您如何管理依赖项。
假设您想使用 mpmath 来执行上述示例中两数的和。Python UDF 逻辑可能如下：

@udf(input_types=[DataTypes.BIGINT(), DataTypes.BIGINT()], result_type=DataTypes.BIGINT())
def add(i, j):
    from mpmath import fadd # add third-party dependency
    return int(fadd(1, 2))

要使其在不包含依赖项的工作节点上运行，可以使用以下 API 指定依赖项：

# echo mpmath==1.1.0 > requirements.txt
# pip download -d cached_dir -r requirements.txt --no-binary :all:
t_env.set_python_requirements("/path/of/requirements.txt", "/path/of/cached_dir")

用户需要提供一个 requirements.txt 文件，并且在里面申明使用的第三方依赖。如果无法在群集中安装依赖项（网络问题），则可以使用参数“requirements_cached_dir”，指定包含这些依赖项的安装包的目录，如上面的示例所示。依赖项将上传到群集并脱机安装。
下面是一个使用依赖管理的完整示例：

from PyFlink.datastream import StreamExecutionEnvironment
from PyFlink.table import StreamTableEnvironment, DataTypes
from PyFlink.table.descriptors import Schema, OldCsv, FileSystem
from PyFlink.table.udf import udf
env = StreamExecutionEnvironment.get_execution_environment()
env.set_parallelism(1)
t_env = StreamTableEnvironment.create(env)
@udf(input_types=[DataTypes.BIGINT(), DataTypes.BIGINT()], result_type=DataTypes.BIGINT())
def add(i, j):
    from mpmath import fadd
    return int(fadd(1, 2))
t_env.set_python_requirements("/tmp/requirements.txt", "/tmp/cached_dir")
t_env.register_function("add", add)
t_env.connect(FileSystem().path('/tmp/input')) \
    .with_format(OldCsv()
                 .field('a', DataTypes.BIGINT())
                 .field('b', DataTypes.BIGINT())) \
    .with_schema(Schema()
                 .field('a', DataTypes.BIGINT())
                 .field('b', DataTypes.BIGINT())) \
    .create_temporary_table('mySource')
t_env.connect(FileSystem().path('/tmp/output')) \
    .with_format(OldCsv()
                 .field('sum', DataTypes.BIGINT())) \
    .with_schema(Schema()
                 .field('sum', DataTypes.BIGINT())) \
    .create_temporary_table('mySink')
t_env.from_path('mySource')\
    .select("add(a, b)") \
    .insert_into('mySink')
t_env.execute("tutorial_job")

• 提交作业

首先，您需要在“/ tmp / input”文件中准备输入数据。例如，

echo "1,2" > /tmp/input
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其次，您可以准备依赖项需求文件和缓存目录：

$ echo "mpmath==1.1.0" > /tmp/requirements.txt
$ pip download -d /tmp/cached_dir -r /tmp/requirements.txt --no-binary :all:

接下来，您可以在命令行上运行此示例：

$ python python_udf_sum.py

最后，您可以在命令行上查看执行结果：

$ cat /tmp/output
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五、快速上手

PyFlink 为大家提供了一种非常方便的开发体验方式 - PyFlink Shell。当成功执行 python -m pip install apache-flink 之后，你可以直接以 pyflink-shell.sh local 来启动一个 PyFlink Shell 进行开发体验，如下所示：

六、更多场景

不仅仅是简单的 ETL 场景支持，PyFlink 可以完成很多复杂场的业务场景需求，比如我们最熟悉的双 11 大屏的场景，如下：


关于上面示例的更多详细请查阅：https://enjoyment.cool/2019/12/05/Apache-Flink-说道系列-如何在PyFlink-1-10中自定义Python-UDF/

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