1.airflow简介

Apache Airflow是一个开源工作流管理平台。它可以帮助您实现数据管道和ML管道的自动化，并在行业中广泛应用。您可以进行摄入、执行ETL、执行ML任务，并将日常工作自动化。

大家都知道，很多机器学习的算法，是需要不断的迭代更新参数的，不是一次性实现的，在面对许多这样的机器学习工程时，我们总不能每个工程都要定时去运行，调度，airflow这个平台，就是将我们所有的机器学习工程整合起来，成为不同的工程流水线，统一调度，配置

Airflow 是通过 DAG（Directed acyclic graph 有向无环图）来管理任务流程的任务调度工具，不需要知道业务数据的具体内容，设置任务的依赖关系即可实现任务调度。

1.1 DAG

有向无环图指的是一个无回路的有向图。如果有一个非有向无环图，且A点出发向B经C可回到A，形成一个环。将从C到A的边方向改为从A到C，则变成有向无环图。有向无环图的生成树个数等于入度非零的节点的入度积。

2. airflow架构

先用一张图看一个airlflow的工作流程图：

从图中看，我们可以写很多的机器学习代码，分别为worker1、worker…。这些就是airflow平台需要执行的任务进程。

Executor：执行器，用来执行这些机器学习进程的组件

Scheduler：调度器，用来定义这些机器学习进程，执行的先后顺序，比如机器学习先做数据预处理，再特征处理

Web Server：就是一个前端服务器，最后执行完这样一个airflow进程，我们所有的机器学习工程都可以在airflow平台的WebUI上进行操作，监控进程，触发进程等。

meta data：保存我们执行进程的一些信息

这里有个地方需要知道，进程就是我们一个机器学习任务中不同的步骤，多个进程结合起来成为一个完整的机器学习任务，在airflow架构中，需要对进程进行排序前后处理，对任务也要进行前后处理。

进程的排序是由Scheduler完成，而任务是由Dags完成。

3.airflow核心模块

3.1 模块

• DAGs：即有向无环图(Directed Acyclic Graph)，将所有需要运行的tasks按照依赖关系组织起来，描述的是所有tasks执行顺序。

Operators：可以简单理解为一个class，描述了DAG中某个的task具体要做的事。其中，airflow内置了很多operators，如BashOperator执行一个bash 命令，PythonOperator 调用任意的Python 函数，EmailOperator用于发送邮件，HTTPOperator 用于发送HTTP请求， SqlOperator用于执行SQL命令等等，同时，用户可以自定义Operator，这给用户提供了极大的便利性。

Tasks：Task 是Operator的一个实例，也就是DAGs中的一个node。 Task Instance：task的一次运行。Web界面中可以看到task instance 有自己的状态，包括"running", “success”,“failed”,“skipped”, "up for retry"等。

Task Relationships：DAGs中的不同Tasks之间可以有依赖关系，如 Task1 >>Task2，表明Task2依赖于Task2了。 通过将DAGs和Operators结合起来，用户就可以创建各种复杂的工作流（workflow）

3.2 Operators模块

DAG 定义一个作业流，Operators 则定义了实际需要执行的作业。airflow 提供了许多 - Operators 来指定我们需要执行的作业：

BashOperator - 执行 bash 命令或脚本。

SSHOperator - 执行远程 bash 命令或脚本（原理同paramiko 模块）。

PythonOperator - 执行 Python 函数。

EmailOperator - 发送Email。

HTTPOperator - 发送一个 HTTP 请求。

MySqlOperator, SqliteOperator,PostgresOperator, MsSqlOperator, OracleOperator, JdbcOperator, 等，执行SQL 任务。

DockerOperator, HiveOperator, S3FileTransferOperator,

PrestoToMysqlOperator, SlackOperator 你懂得。除了以上这些 Operators 还可以方便的自定义

Operators 满足个性化的任务需求。

我们最常用的就是BashOperator。像这样导入模块

from airflow import DAG
from airflow.operators.bash_operator import BashOperator

4.airflow安装与使用

😎最好在虚拟环境下安装哈

4.1 安装airflow

pip install apache-airflow==1.10.10
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4.2 修改默认路径

默认安装的配置就是 ～/airflow

临时修改 AIRFLOW_HOME 环境变量, 这里的 /home/airflow 可以替换成你想要的文件夹目录

export AIRFLOW_HOME=/home/airflow

4.3 修改默认数据库

找到配置文件

vi /home/airflow/airflow.cfg

修改sql配置

sql_alchemy_conn = mysql://root:name@localhost:3306/airflow
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这二步可以不用

4.4 初始化数据库

# initialize the database
airflow db init

4.5 添加用户

airflow users create \
    --username admin \
    --firstname 123 \
    --lastname 123 \
    --role Admin \
    --email 123456789@qq.com

创建的用户密码为：quant

4.6 启动web服务

# start the web server, default port is 8080
airflow webserver --port 8080
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4.7 启动定时任务

airflow scheduler

如果看到跳出这个界面 那恭喜你👍

4.8 编写airflow自动化代码模版

实现第一个 Data Pipeline

DAGs 用 Python 编写，文件储存在 DAG_FOLDER 里（默认在 ~/airflow/dags）。比较重要的参数：

dag_id

description

start_date

schedule_interval：定义 DAG 运行的频率。

depend_on_past：上一次运行成功了，才会运行。

default_args：所有 operators 实例化的默认参数。

Operators类型：

Action operator：执行动作，例如：BashOperator，PythonOperation，EmailOperator 等。

Transfer operator：传输数据，例如：PrestoToMysqlOperator，SftpOperator 等。

Sensor operator：等待数据到达。

from airflow import DAG
from airflow.operators.bash_operator import BashOperator
from airflow.utils.dates import days_ago
default_args = {
    'owner': 'Déborah Mesquita',
    'start_date': days_ago(1)
}
# Defining the DAG using Context Manager
with DAG(
        'extract-meeting-activities',
        default_args=default_args,
        schedule_interval=None,
        ) as dag:
        t1 = BashOperator(
                task_id = 'Data preprocessing',
                bash_command = 'Data_preprocessing.py {{ dag_run.conf["working_path"] if dag_run else "" }}',
        )
        t1 = BashOperator(
                task_id = 'model structing',
                bash_command = 'model_struct.py {{ dag_run.conf["working_path"] if dag_run else "" }}',
        )
        t1 >> t2  # Defining the task dependencies