数据工程师的日常工作内容包括一系列常见的任务。这些任务主要围绕构建、维护和优化数据处理系统,确保数据可靠、可用,并能被分析师、数据科学家以及AI模型等应用程序使用。可以将数据工程师视为数据的建造者和管道工;他们确保数据流动顺畅,并在需要时保持干净和可用。以下是数据工程师最常见的一些任务:设计和构建数据管道这通常被认为是核心职责。数据工程师设计并搭建数据传输路径,即数据管道,实现数据的自动移动和转换。这包括:提取数据,从各种来源,如数据库、应用程序日志、API(应用程序编程接口)或外部供应商。转换原始数据,通过清洗(处理缺失值、纠正错误)、结构化(解析JSON或XML)、丰富化(与其他数据合并)以及将其转换为适合分析或存储的格式。加载处理过的数据到目标系统,这可以是数据库、用于报告的数据仓库,或者用于大规模存储的数据湖。 您经常会听到ETL(提取、转换、加载)和ELT(提取、加载、转换)这两个缩写来描述这些管道模式。我们将在第3章中更详细地介绍这些内容。数据摄取和收集数据在移动或转换之前,需要先进入系统。数据工程师会设置流程,从数据的起始点收集数据。这可能涉及编写脚本定期从API拉取数据,配置工具实时传输传感器数据,或者设置连接以从生产数据库复制数据。目标是可靠地获取所需数据,同时对源系统影响最小。管理数据存储数据需要一个存放的地方。数据工程师负责选择、实施和管理各种数据存储方案。这包括:使用传统的关系型数据库(如PostgreSQL或MySQL)存储结构化数据。使用NoSQL数据库(如MongoDB或Cassandra)处理更灵活的数据结构或高并发事务。设置和维护针对分析查询优化的数据仓库(如Snowflake、BigQuery或Redshift)。组织数据湖(通常使用Apache Hadoop HDFS或Amazon S3、Google Cloud Storage等云存储技术)来存储大量不同格式的原始数据。 选择合适的存储系统取决于数据类型、访问方式、性能要求和成本等因素。我们将在第4章讨论存储选项。数据清洗和转换原始数据很少是完美的。它可能包含错误、不一致、缺失值,或者格式难以使用。数据工程师编写代码(通常使用SQL、Python或专业工具)来清洗、标准化和重塑数据,使其达到一致和可用的状态。这确保了数据分析师和数据科学家可以信任他们所使用的数据。这一步对于准确的报告和可靠的AI模型非常重要。自动化和编排工作流手动运行数据管道效率低下且容易出错。数据工程师使用工作流管理工具(如Apache Airflow或Prefect)来调度、自动化和监控数据管道。这确保了数据定期可靠地处理,并且任何故障都能被检测到并迅速解决。可以将这些工具视为数据管弦乐队的指挥,确保每个部分都在正确的时间运行。监控、故障排除和优化数据管道和存储系统需要持续关注。数据工程师监控系统性能、数据质量和管道执行情况。当出现问题时,比如管道失败、数据看起来不正确或系统运行缓慢,他们会调查根本原因并实施修复。他们还致力于优化管道和查询,使其运行更快并消耗更少资源,这在处理大型数据集时尤为重要。基础设施管理数据工程任务运行在计算基础设施上。这可能涉及管理服务器、使用云平台(如AWS、Google Cloud或Azure),以及配置数据处理和存储所需的软件。虽然有些组织有专门的基础设施团队,但数据工程师通常需要对底层系统有较好的了解。团队协作数据工程师并非孤立工作。他们与以下人员紧密合作:数据分析师和数据科学家: 了解他们的数据需求,并为他们提供所需干净、结构化的数据。软件工程师: 将数据收集机制集成到应用程序中。业务相关人员: 了解数据系统需要支持的目标。下图展示了这些任务在典型数据流中是如何相互配合的:digraph G { rankdir=LR; node [shape=box, style=rounded, fontname="Arial", fontsize=10, margin=0.2, color="#495057", fontcolor="#495057"]; edge [fontname="Arial", fontsize=9, color="#868e96"]; Source [label="数据源\n(API、数据库、日志)", color="#1c7ed6", fontcolor="#1c7ed6"]; Ingestion [label="摄取\n(收集)"]; Transformation [label="转换\n(清洗、格式化)"]; Storage [label="存储\n(数仓、数据湖)"]; Users [label="数据使用者\n(分析师、科学家、AI)", color="#12b886", fontcolor="#12b886"]; Source -> Ingestion [label="收集"]; Ingestion -> Transformation [label="处理"]; Transformation -> Storage [label="载入"]; Storage -> Users [label="访问"]; }数据从源头通过工程处理流向最终用户的简化视图。这些任务共同确保组织的数据从其原始且常混乱的状态,转换为有价值的资产,从而驱动洞察和支持应用程序。随着您在课程中的学习,您将进一步了解如何有效执行这些活动所需的原理和工具。