SQLAlchemy ORM を使って、Python でSpark データに連携する方法

こんにちは！ウェブ担当の加藤です。マーケ関連のデータ分析や整備もやっています。

Pythonエコシステムには、多くのモジュールがあり、システム構築を素早く効率的に行うことができます。CData Python Connector for SparkSQL は、pandas、Matplotlib モジュール、SQLAlchemy ツールキットから使用することで Spark にデータ連携するPython アプリケーションを構築し、Spark データを可視化できます。 本記事では、SQLAlchemy でSpark に連携して、データを取得、、更新、挿入、削除 する方法を説明します。

CData Python Connectors の特徴

CData Python Connectors は、以下のような特徴を持った製品です。

1. Spark をはじめとする、CRM、MA、会計ツールなど多様なカテゴリの270種類以上のSaaS / オンプレデータソースに対応
2. Python をはじめとする多様なデータ分析・BI ツールにSpark データを連携
3. ノーコードでの手軽な接続設定

CData Python Connectors では、1.データソースとしてSpark の接続を設定、2.Python からPython Connectors との接続を設定、という2つのステップだけでデータソースに接続できます。以下に具体的な設定手順を説明します。

必要なモジュールのインストール

pip でSQLAlchemy ツールキットをインストールします：

pip install sqlalchemy

モジュールのインポートを忘れずに行います：

import sqlalchemy

Python でSpark データをモデル化

次は、接続文字列で接続を確立します。create_engine 関数を使って、Spark データに連携するEngne を作成します。

engine = create_engine("sparksql///?Server=127.0.0.1")

SparkSQL への接続

SparkSQL への接続を確立するには以下を指定します。

• Server：SparkSQL をホストするサーバーのホスト名またはIP アドレスに設定。
• Port：SparkSQL インスタンスへの接続用のポートに設定。
• TransportMode：SparkSQL サーバーとの通信に使用するトランスポートモード。有効な入力値は、BINARY およびHTTP です。デフォルトではBINARY が選択されます。
• AuthScheme：使用される認証スキーム。有効な入力値はPLAIN、LDAP、NOSASL、およびKERBEROS です。デフォルトではPLAIN が選択されます。

Databricks への接続

Databricks クラスターに接続するには、以下の説明に従ってプロパティを設定します。Note：必要な値は、「クラスター」に移動して目的のクラスターを選択し、 「Advanced Options」の下にある「JDBC/ODBC」タブを選択することで、Databricks インスタンスで見つけることができます。

• Server：Databricks クラスターのサーバーのホスト名に設定。
• Port：443
• TransportMode：HTTP
• HTTPPath：Databricks クラスターのHTTP パスに設定。
• UseSSL：True
• AuthScheme：PLAIN
• User：'token' に設定。
• Password：パーソナルアクセストークンに設定（値は、Databricks インスタンスの「ユーザー設定」ページに移動して「アクセストークン」タブを選択することで取得できます）。

Spark データのマッピングクラスの宣言

接続を確立したら、OR マッパーでモデル化するテーブルのマッピングクラスを宣言します。本記事では、Customers テーブルを使います。sqlalchemy.ext.declarative.declarative_base 関数を使って、新しいクラスにフィールド（カラム）を定義します。

base = declarative_base()
class Customers(base):
	__tablename__ = "Customers"
	City = Column(String,primary_key=True)
	Balance = Column(String)
	...

Spark データをクエリ

マッピングクラスができたので、セッションオブジェクトを使ってデータソースをクエリすることができます。セッションにEngine をバインドして、セッションのquery メソッドにマッピングクラスを提供します。

query メソッドを使う

engine = create_engine("sparksql///?Server=127.0.0.1")
factory = sessionmaker(bind=engine)
session = factory()
for instance in session.query(Customers).filter_by(Country="US"):
	print("City: ", instance.City)
	print("Balance: ", instance.Balance)
	print("---------")

ほかの方法としては、execute メソッドを適切なテーブルオブジェクトに使うことが可能です。以下のコードはアクティブなsession に対して有効です。

execute メソッドを使う

Customers_table = Customers.metadata.tables["Customers"]
for instance in session.execute(Customers_table.select().where(Customers_table.c.Country == "US")):
	print("City: ", instance.City)
	print("Balance: ", instance.Balance)
	print("---------")

より複雑なクエリとして、JOIN、集計、Limit などが利用可能です。詳細はヘルプドキュメントをご覧ください。

Spark データの挿入（INSERT）

Spark データへの挿入には、マップされたクラスのインスタンスを定義し、アクティブな session に追加します。commit 関数を呼び出して、Spark にすべての追加インスタンスを送ります。

new_rec = Customers(City="placeholder", Country="US")
session.add(new_rec)
session.commit()

Spark データを更新（UPDATE）

Spark データの更新には、更新するレコードをフィルタクエリとともにフェッチします。そして、フィールドの値を変更し、セッションでcommit 関数を呼んで、Spark にレコードを追加します。

updated_rec = session.query(Customers).filter_by(SOME_ID_COLUMN="SOME_ID_VALUE").first()
updated_rec.Country = "US"
session.commit()

Spark データを削除（DELETE）

Spark データの削除には、フィルタクエリと一緒に対象となるレコードをフェッチします。そして、アクティブsession でレコードを削除し、セッションでcommit 関数を呼び出して、該当するレコードの削除を実行します。

deleted_rec = session.query(Customers).filter_by(SOME_ID_COLUMN="SOME_ID_VALUE").first()
session.delete(deleted_rec)
session.commit()

Spark からPython へのデータ連携には、ぜひCData Python Connector をご利用ください

このようにCData Python Connector と併用することで、270を超えるSaaS、NoSQL データをPython からコーディングなしで扱うことができます。30日の無償評価版が利用できますので、ぜひ自社で使っているクラウドサービスやNoSQL と合わせて活用してみてください。

日本のユーザー向けにCData Python Connector は、UI の日本語化、ドキュメントの日本語化、日本語でのテクニカルサポートを提供しています。