Apache Airflow でBigQuery のデータに連携したワークフローを作る

こんにちは！ドライバー周りのヘルプドキュメントを担当している古川です。

Apache Airflow を使うと、データエンジニアリングワークフローの作成、スケジューリング、および監視を行うことができます。CData JDBC Driver for GoogleBigQuery と組み合わせることで、Airflow からリアルタイムBigQuery のデータに連携できます。 この記事では、Apache Airflow インスタンスからBigQuery のデータに接続してクエリを実行し、結果をCSV ファイルに保存する方法を紹介します。

最適化されたデータ処理が組み込まれたCData JDBC Driver は、リアルタイムBigQuery のデータを扱う上で高いパフォーマンスを提供します。 BigQuery にSQL クエリを発行すると、CData ドライバーはフィルタや集計などのBigQuery 側でサポートしているSQL 操作をBigQuery に直接渡し、サポートされていない操作（主にSQL 関数とJOIN 操作）は組み込みSQL エンジンを利用してクライアント側で処理します。 組み込みの動的メタデータクエリを使用すると、ネイティブのデータ型を使ってBigQuery のデータを操作および分析できます。

BigQuery への接続を構成する

組み込みの接続文字列デザイナー

JDBC URL の作成の補助として、BigQuery JDBC Driver に組み込まれている接続文字列デザイナーが使用できます。JAR ファイルをダブルクリックするか、コマンドラインからjar ファイルを実行します。

接続プロパティを入力し、接続文字列をクリップボードにコピーします。

BigQuery 接続プロパティの取得・設定方法

Google BigQuery はOAuth 認証標準を使用します。個々のユーザーとしてGoogle API にアクセスするには、組み込みクレデンシャルを使うか、OAuth アプリを作成します。

OAuth では、Google Apps ドメインのユーザーとしてサービスアカウントを使ってアクセスすることもできます。サービスカウントでの認証では、OAuth JWT を取得するためのアプリケーションを登録する必要があります。

OAuth 値に加え、DatasetId、ProjectId を設定する必要があります。詳細はヘルプドキュメントの「はじめに」を参照してください。

クラスタ環境またはクラウドでJDBC ドライバーをホストするには、ライセンス（フルまたはトライアル）およびランタイムキー（RTK）が必要です。本ライセンス（またはトライアル）の取得については、こちらからお問い合わせください。

以下は、JDBC 接続で要求される必須プロパティです。

Airflow でJDBC 接続を確立する

1. Apache Airflow インスタンスにログインします。
2. Airflow インスタンスのナビゲーションバーで、「Admin」にカーソルを合わせ、「Connections」をクリックします。
3. 次の画面で「+」マークをクリックして新しい接続を作成します。
4. Add Connection フォームで、必要な接続プロパティを入力します。
   • Connection Id：接続の名前：googlebigquery_jdbc
   • Connection Type：JDBC Connection
   • Connection URL：上記のJDBC 接続URL：jdbc:googlebigquery:RTK=5246...;DataSetId=MyDataSetId;ProjectId=MyProjectId;InitiateOAuth=GETANDREFRESH
   • Driver Class：cdata.jdbc.googlebigquery.GoogleBigQueryDriver
   • Driver Path：PATH/TO/cdata.jdbc.googlebigquery.jar
5. フォームの下にある「Test」ボタンをクリックし、新規の接続をテストします。
6. 新規接続を保存すると、新しく表示される画面に、接続リストに新しい行が追加されたことを示す緑のバナーが表示されます。

DAG を作成する

Airflow におけるDAG は、ワークフローのプロセスを格納するエンティティであり、DAG にトリガーを設定することでワークフローを実行することができます。 今回のワークフローでは、シンプルにBigQuery のデータに対してSQL クエリを実行し、結果をCSV ファイルに格納します。

1. はじめに、Home ディレクトリにある「airflow」フォルダに移動します。その中に新しいディレクトリを作成し、タイトルを「dags」とします。 ここに、UI に表示されるAirflow のDAG を構築するPython ファイルを格納します。
2. 次に新しいPython ファイルを作成し、タイトルをbigquery_hook.py にします。この新規ファイル内に、次のコードを挿入します。

   		import time
   		from datetime import datetime
   		from airflow.decorators import dag, task
   		from airflow.providers.jdbc.hooks.jdbc import JdbcHook
   		import pandas as pd
   
   		# Dag の宣言
   		@dag(dag_id="bigquery_hook", schedule_interval="0 10 * * *", start_date=datetime(2022,2,15), catchup=False, tags=['load_csv'])
   
   		# Dag となる関数を定義（取得するテーブルは必要に応じて変更してください）
   		def extract_and_load():
   		# Define tasks
   			@task()
   			def jdbc_extract():
   				try:
   					hook = JdbcHook(jdbc_conn_id="jdbc")
   					sql = """ select * from Account """
   					df = hook.get_pandas_df(sql)
   					df.to_csv("/{some_file_path}/{name_of_csv}.csv",header=False, index=False, quoting=1)
   					# print(df.head())
   					print(df)
   					tbl_dict = df.to_dict('dict')
   					return tbl_dict
   				except Exception as e:
   					print("Data extract error: " + str(e))
   
   			jdbc_extract()
   
   		sf_extract_and_load = extract_and_load()
   	

3. このファイルを保存し、Airflow インスタンスをリフレッシュします。DAG リストの中に、「bigquery_hook」というタイトルの新しいDAG が表示されるはずです。
4. このDAG をクリックし、新しく表示される画面で一時停止解除スイッチをクリックして青色にし、トリガー（＝play）ボタンをクリックしてDAG を実行します。この操作で、bigquery_hook.py ファイルのSQL クエリを実行し、結果をCSV としてコード内で指定したファイルパスにエクスポートします。
5. 新規のDAG を実行後、Downloads フォルダ（またはPython スクリプト内で選択したフォルダ）を確認し、CSV ファイルが作成されていることを確認します（本ワークフローの場合はaccount.csv です）。
6. CSV ファイルを開くと、Apache Airflow によってBigQuery のデータがCSV 形式で利用できるようになったことが確認できます。

詳細と無償トライアル