Azure Databricks大数据构建营 | 掐指一算，见解油然

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数据分析，这恐怕是任何大数据系统最核心的功能和目标，毕竟只有经过妥善的分析并得出结论，才能从所积累的海量数据中获得业务价值。那么，我们基于Azure Databricks构建的大数据系统，除了像之前介绍过的那样处理实时数据流之外，在海量离线数据的分析和计算方面，又具备哪些优势？本篇将带领你见分晓。

本次《Azure Databricks大数据构建营》系列文章，将主要围绕Azure Databricks以及其它配套服务，通过一系列实战教程告诉大家如何基于Azure云打造完全运行在云端的闭环大数据平台。

内容涵盖：Azure Databricks的基础知识，以及如何借助Azure Databricks实现流计算（Structure Streaming）、批处理（Spark SQL）、安全访问控制以及机器学习能力等。

本系列的第一篇文章概括介绍了有关Azure Databricks的基础知识，错过的童鞋可以点击这里回看；第二篇文章介绍了如何基于Azure Databricks开发实时告警系统，可以点击这里回看。而本篇，主要将介绍如何对离线数据进行分析和计算，进而获得业务所需的各类见解。

背景介绍

一般来说，离线数据的分析都会运行OLAP SQL查询，因而下文将主要围绕SparkSQL，一个可以通过Spark来进行SQL分析的可实时、可离线计算框架展开介绍。下文场景基于集成Azure Datalake Gen2并启用Databricks Delta Lake作为外部存储实现计算存储分离，通过SparkSQL分析新冠肺炎实时统计数据。而相关资源依然会沿用之前两篇文章的Demo所创建的资源组。

Delta Lake是一种可以提高数据湖可靠性的开源存储层，由Databricks开发并开源。Delta Lake提供了ACID事务和可缩放的元数据处理，并可统一流处理和批数据处理。Delta Lake在现有Data Lake的顶层运行，并可与Apache Spark API完全兼容。

具体而言，Delta Lake提供了：

Spark上的ACID事务：可序列化的隔离级别可避免读者看到不一致的数据。

可缩放的元数据处理：利用Spark的分布式处理能力，轻松处理包含数十亿文件的PB级表的所有元数据。

流式处理和批处理统一：Delta Lake中的表是批处理表，也是流式处理源和接收器。流式处理数据引入、批处理历史回填、交互式查询功能都是现成的。

架构强制：自动处理架构变体，以防在引入过程中插入错误的记录。

按时间顺序查看：数据版本控制支持回滚、完整的历史审核线索和可重现的机器学习试验。

更新插入和删除：支持合并、更新和删除操作，以启用复杂用例，如更改数据捕获、渐变维度（SCD）操作、流式处理更新插入等。

总的来说，Delta Lake不仅能在需要事务符合ACID特性的场景提供支持，还针对性能也做了相当大的代码优化，本文的实现也是基于Delta Lake，需要注意数据格式需要转换成delta。

正常情况下，Azure Datalake Gen2与Delta Lake的集成需要在Spark中增加配置项spark.delta.logStore.class=org.apache.spark.sql.delta.storage.AzureLogStore，并且集群需要在lib库中支持hadoop-azure-datalake/hadoop-azure/wildfly-openssl JAR，具体过程可以见这里。所以这时PaaS的优势就显示出来了：Azure Databricks在集群创建好的同时就已经在集群上启用了该库，直接调用即可。Azure Datalake Gen2的创建过程本文不再赘述，具体见官方文档。

本文将介绍两种常见的集成方式，如下图所示，并做几点说明：

cmd2：非挂载方式

cmd2中通过Scala代码演示Azure Databricks集成Azure Datalake Gen2的认证配置项，通过创建拥有IAM角色「Storage Blob Data Contributor」的服务主体来做认证，验证通过后就可直接调用Datalake里的文件了，注意相关变量需要替换。

cmd3：挂载方式

cmd3中通过Python代码演示Azure Databricks如何挂载Azure Datalake Gen2，身份验证过程和cmd2的方式一样。这种方式的好处是直接可以把远端的Azure Datalake挂载到Azure Databricks上，就好像在使用本地磁盘一样使用Datalake，本文更推荐并且采用该模式，同时注意相关变量需要替换。

另外，本文的环境位于Azure中国区，所以相关域名都是https://login.partner.microsoftonline.cn，如果位于全球Azure中，那么相关域名将会是https://login.microsoftonline.com。

其实从最佳实践角度来说，互联网推广系统有哪些本文并不是实现的最好方式，因为在Notebook里的认证信息全部都是明文出现。最好的方式应该集成Azure密钥保管库来隐藏密码，该方式不再本文赘述，有兴趣的同学自行研究吧，附上链接供参考。

引入数据源并运行SparkSQL

前面提到，本文所采用的示例数据是和新冠肺炎实时统计数据相关，讲到这里有必要介绍一个微软提供的开放数据集Repo，其中包含各种场景下的csv/json/parquet格式的原始和脱敏数据，本文所用的新冠肺炎数据也是在这里获取的。

选择CSV格式数据作为数据源，下载好之后上传到Azure DataLake，在Container data下面再创建一个Source文件夹作为存放原始数怎样可以引流据的目录径。

原始数据确定好之后，就可以通过Notebook来做SparkSQL分析了。本文用到的示例Notebook已经上传到了这里，几个重要配置简单说明下：

COVIDDF：COVIDDF为定义的DataFrame，通过spark.read.format(“csv”)格式并指定挂载路径引入数据；

COVIDDF.write.mode(“append”).format(“delta”)：通过Append追加方式写入目标表中，注意这里的格式delta，也就是前面提到的需要做格式转换，写入的表也需要指定路径，并会在Azure Dalalake中生成相应的文件；

ChinaCOVID及ChinaCOVID1：经过上面的建表过程后就可以运行SparkSQL来做SQL查询了。

总结

一个通过集成Azure Datalake Gen2作为外部存储并采用Delta Lake格式进行SparkSQL分析的示例就完成了，本文基本上使用了PySpark来实现，其实除此之外通过SQL或者Scala也是一样可以实现的，有兴趣的同学可以自己再深入研究下吧。

有关如何通过SparkSQL实现数据的离线分析和计算，就是这样了。随后的内容中，我们还将继续介绍如何实现安全访问控制和机器学习能力。通过这些真实场景中的最佳实践分享，也能帮助大家更清楚地认识到Azure Databricks的价值。敬请期待！