BigQuery UDF 和相关子查询:克服挑战
在现代数据处理工作流程中,Google Cloud Platform 的 BigQuery 通常用于处理大型数据集和执行复杂的计算。然而,用户在通过用户定义函数(UDF)和相关子查询实现特定业务逻辑时经常遇到限制。这可能会带来挑战,特别是在引用由工作人员定期更新的动态表时,例如假期标志或其他时间敏感数据。
当尝试将实时表数据与日期驱动的业务计算集成时,UDF 中的相关子查询问题变得很明显。在这种情况下,当涉及多个表和条件逻辑时,计算可能会失败。当硬编码值有效但动态数据由于这些限制而失败时,这尤其成问题。
在本文中,我们将演练一个具体的问题示例,其中 UDF 旨在计算两个日期之间的总延迟(考虑假期和非工作日),但由于 BigQuery 对相关子查询的限制而失败。我们还将探索解决此问题的潜在解决方案和最佳实践。
如果您遇到类似的挑战,本指南将提供有关处理相关子查询错误和优化 BigQuery 中的 UDF 的见解。让我们深入研究示例并探讨如何克服这些常见障碍。
命令 | 使用示例 |
---|---|
GENERATE_DATE_ARRAY() | 此函数用于创建两个指定日期之间具有定义间隔的日期数组。生成工作开始日期和结束日期之间的天数列表以计算工作日和非工作日至关重要。 |
UNNEST() | 将数组取消嵌套为一组行。在处理日期范围或假期标志等数组时,将这些数组转换为单独的行以供进一步查询非常重要。 |
ARRAY_AGG() | 该函数将多行聚合到一个数组中。在这种情况下,它用于将假期日期和标志收集到一个数组中,以便在 UDF 中更轻松地查找,以从工作日中排除假期。 |
EXTRACT() | 提取日期或时间戳的一部分,例如星期几。这在从工作日中过滤掉周末(周六和周日)时非常重要,有助于仅计算工作日的延误。 |
SAFE_CAST() | 将值转换为指定的数据类型,如果转换失败则返回 。此命令对于处理输入日期中潜在的日期格式问题以及确保日期相关操作中的稳健错误处理非常有用。 |
LEFT JOIN | 连接两个表,但保留左表中的所有记录,即使右表中没有匹配项也是如此。在这种情况下,它用于确保所有日期都包含在计算中,即使假期表中没有匹配的假期日期。 |
STRUCT() | 创建结构化数据类型,通常用于将相关值捆绑在一起。在提供的脚本中,它用于将日期和假日标志组合到单个结构中,以便在 UDF 中更轻松地进行处理。 |
TIMESTAMP_DIFF() | 该函数计算两个时间戳之间的差异。这对于确定作业开始时间和结束时间之间的时间延迟尤其重要,在计算延迟(以小时为单位)时使用。 |
DATE_SUB() | 从日期中减去指定的间隔。此处用于调整日期范围计算中的结束日期,确保准确比较和处理日期间隔。 |
了解 BigQuery UDF 和相关子查询解决方案
上面提供的脚本的主要目标是计算两个时间戳之间的总工作时间,同时考虑特定于业务的元素(例如假期和周末)。此计算对于测量工作持续时间并排除非工作日的报告流程至关重要。这里使用用户定义函数 (UDF) 将此逻辑封装在 Google BigQuery 中。解决的主要挑战之一是处理 相关子查询 在 UDF 内,这可能会在查询大型数据集时导致错误和性能问题。
该脚本的关键组成部分之一是使用 GENERATE_DATE_ARRAY 功能。此函数创建两个给定时间戳之间的所有日期的列表。通过生成日期范围,脚本可以准确计算作业的开始时间和结束时间之间存在多少个工作日。为了从此列表中过滤掉假期和周末,该脚本使用 ARRAY_AGG 功能来存储假期数据和 解巢 函数将数组转换为行以便于比较。
该解决方案的另一个关键部分是假期数据的处理。假期表由工作人员定期更新,存储在一个数组中,用于过滤掉任何与假期或周末相符的日期。这是通过组合实现的 左连接 和 提炼 函数,它隔离日期的特定部分,例如星期几。过滤掉周末(周六和周日)可确保只有工作日才会影响最终的延误计算。
最后,UDF 执行一些日期验证,以确保输入值的格式正确 安全_CAST 功能。如果输入无效的日期格式,此功能可防止 UDF 失败,从而提供额外的安全层。最终结果是通过将工作日相加并调整部分工作日的开始和结束时间来计算的。这种方法为 BigQuery 中计算延迟的复杂问题提供了灵活且可重用的解决方案,同时遵守 UDF 限制。
BigQuery UDF 优化:解决相关子查询问题
使用标准 SQL 并优化 BigQuery UDF 数组处理的解决方案
CREATE OR REPLACE FUNCTION my.gcp.optimized_function(ip_start_date TIMESTAMP, ip_end_date TIMESTAMP)
RETURNS NUMERIC AS ((
WITH temp_date AS (
SELECT
CASE
WHEN ip_start_date > ip_end_date THEN DATE(ip_end_date)
ELSE DATE(ip_start_date)
END AS ip_date_01,
CASE
WHEN ip_start_date > ip_end_date THEN DATE(ip_start_date)
ELSE DATE(ip_end_date)
END AS ip_date_02
),
holiday_array AS (
SELECT ARRAY_AGG(STRUCT(DATE(cal_date) AS cal_date, holiday_flag)) AS holidays
FROM dataset.staff_time
),
working_days AS (
SELECT
CASE
WHEN DATE(ip_start_date) <> DATE(ip_end_date) THEN
SUM(CASE
WHEN cal_date NOT IN (SELECT cal_date FROM UNNEST(holiday_array.holidays)) THEN 1
ELSE 0
END)
ELSE
END AS working_day
FROM UNNEST(GENERATE_DATE_ARRAY(ip_start_date, ip_end_date, INTERVAL 1 DAY)) AS cal_date
WHERE cal_date NOT IN (SELECT cal_date FROM UNNEST(holiday_array.holidays))
),
SELECT working_day
FROM working_days));
使用子查询连接处理 BigQuery UDF 关联错误
使用 LEFT JOIN 并处理数组数据以最大程度地减少子查询问题的解决方案
CREATE OR REPLACE FUNCTION my.gcp.function_v2(ip_start_date TIMESTAMP, ip_end_date TIMESTAMP)
RETURNS NUMERIC AS ((
WITH temp_date AS (
SELECT
CASE
WHEN ip_start_date > ip_end_date THEN DATE(ip_end_date)
ELSE DATE(ip_start_date)
END AS ip_date_01,
CASE
WHEN ip_start_date > ip_end_date THEN DATE(ip_start_date)
ELSE DATE(ip_end_date)
END AS ip_date_02
),
holiday_array AS (
SELECT ARRAY_AGG(STRUCT(DATE(cal_date) AS cal_date, holiday_flag)) AS holidays
FROM dataset.staff_time
),
working_days AS (
SELECT
CASE
WHEN DATE(ip_start_date) <> DATE(ip_end_date) THEN
SUM(CASE
WHEN ot.cal_date IS AND EXTRACT(DAYOFWEEK FROM cal_date) NOT IN (1, 7) THEN 1
ELSE 0
END)
ELSE
END AS working_day
FROM UNNEST(GENERATE_DATE_ARRAY(SAFE_CAST(ip_start_date AS DATE),
DATE_SUB(SAFE_CAST(ip_end_date AS DATE), INTERVAL 1 DAY), INTERVAL 1 DAY)) AS cal_date
LEFT JOIN holiday_array ot
ON cal_date = ot.cal_date
WHERE ot.cal_date IS
AND EXTRACT(DAYOFWEEK FROM cal_date) NOT IN (1, 7)
),
SELECT working_day
FROM working_days));
克服 BigQuery UDF 限制:优化查询性能
在任何大规模数据操作中,性能和效率至关重要。 BigQuery 中出现的一项主要挑战是能力有限 用户定义函数 (UDF) 有效地处理相关子查询,特别是当 UDF 引用外部表或需要执行多个联接时。这些问题通常会导致性能下降甚至错误。在逻辑需要动态提取频繁更新的数据(例如假期表)的情况下,这尤其成问题。为了克服这个问题,找到构建查询的替代方法来绕过这些限制至关重要。
一种方法是通过使用中间计算或提前缓存数据来减少对相关子查询的依赖。例如,不要在函数中多次引用假期表,而是考虑以更易于访问的格式存储假期信息,例如聚合数组或临时表。这最大限度地减少了执行 UDF 期间对实时连接的需求。此外,利用 数组函数 喜欢 ARRAY_AGG() 和 UNNEST() 确保您可以处理复杂的数据结构,而不会因重复子查询而导致性能损失。
另一种策略涉及使用 BigQuery SAFE_CAST() 函数可以优雅地处理潜在的格式问题,因为这可以防止不必要的查询失败。通过确保输入数据的稳健性并在内部处理错误,您可以防止运行时问题,否则会导致 UDF 失败。此外,始终考虑是否可以简化特定计算或将其卸载到 UDF 之外以简化处理。此类方法可确保您的 UDF 更高效地运行,同时遵守 BigQuery 执行环境的限制。
有关 BigQuery UDF 和相关子查询的常见问题
- 如何避免 BigQuery 中的相关子查询错误?
- 为了避免相关子查询错误,请尝试重构您的查询以使用 ARRAY_AGG() 和 UNNEST() 函数或预聚合数据以减少 UDF 内部联接的需要。
- 为什么我的 BigQuery UDF 在引用外部表时速度很慢?
- BigQuery UDF 在重复引用外部表时会变慢,尤其是在相关子查询中。要解决此问题,请将关键数据存储在临时表中或使用缓存机制来减少查询开销。
- 的作用是什么 SAFE_CAST() 在 BigQuery UDF 中?
- 这 SAFE_CAST() 函数通过安全地转换值并在转换失败时返回 来确保无效的日期格式或数据类型不会导致查询失败。
- 如何优化 UDF 以处理日期范围和假期?
- 使用类似的函数 GENERATE_DATE_ARRAY() 处理日期范围和 EXTRACT() 从计算中过滤掉周末或节假日。这些可确保 UDF 中工作日的精确处理。
- 我可以将 BigQuery UDF 用于大型数据集吗?
- 是的,但是您需要仔细优化您的查询。尽量减少引用外部表的次数并使用高效的数组函数,例如 ARRAY_AGG() 来处理复杂的数据结构。
关于优化 BigQuery UDF 的最终想法
相关子查询是在 BigQuery 中开发函数时的主要限制之一。通过利用预聚合数据、数组操作和智能数据处理等替代方法,可以缓解这些限制,从而提高查询性能。
优化查询设计并最大程度地减少 UDF 中对外部表的引用可以显着减少错误和速度减慢。对于处理大型数据集的开发人员来说,应用这些技术将提高 BigQuery 中的报告效率并减少执行问题。
来源和参考文献
- 有关 BigQuery UDF 限制和最佳实践的详细信息,请访问 Google BigQuery 文档 。
- 有关处理相关子查询和优化 BigQuery 性能的更多见解,请访问 迈向数据科学 - 优化 BigQuery 性能 。
- 了解常见 BigQuery 错误和故障排除方法详见: BigQuery 查询语法和问题排查 。