云原生大数据计算服务 MaxCompute：PyODPS DataFrame的代码运行环境

概述

PyODPS是一个Python包而非Python Implementation，其运行环境均为未经修改的Python，因而并不会出现与正常Python解释器不一致的行为。即您所编写的每一条语句都与标准Python语句行为相同，例如自动变成分布式代码等。

• 代码示例

  from odps import ODPS, options
  import numpy as np
  
  o = ODPS(...)
  df = o.get_table('pyodps_iris').to_df()
  
  coeffs = [0.1, 0.2, 0.4]
  
  def handle(v):
      import numpy as np
      return float(np.cosh(v)) * sum(coeffs)
  
  options.df.supersede_libraries = True
  val = df.sepal_length.map(handle).sum().execute(libraries=['numpy.zip', 'other.zip'])
  print(np.sinh(val))

• 代码执行系统

  下图是上述代码执行时可能涉及的系统。代码本身执行的系统都位于MaxCompute外部，为了方便表述，下文统称为本地。

• 代码分析

  • 引用第三方包

    在本地执行的代码包括handle函数之外的部分（注意handle传入map时仅传入了函数本身而并未执行）。因而，这些代码在执行时，行为与普通Python code的执行行为类似，导入第三方包时，引用的是本地的包。上述代码中，libraries=['numpy.zip', 'other.zip']中引用的other.zip因为并没有在本地安装，如果代码中有诸如import other的语句，则会导致执行报错。即便other.zip已被上传至MaxCompute资源也是如此，因为本地不存在other.zip包。理论上，本地代码如果不涉及PyODPS包，则与PyODPS无关，执行报错时您需要自行排查。

  • handle函数

    handle函数传入map方法时，如果使用的后端是MaxCompute后端，会经历以下几个阶段：

    1. 会先被cloudpickle模块提取闭包和字节码。

    2. PyODPS DataFrame使用闭包和字节码生成一个Python UDF，提交至MaxCompute。

    3. 作业以SQL的形式在MaxCompute执行时，会调用已生成的Python UDF，其中的字节码和闭包内容会被unpickle（反序列化），然后在MaxCompute Executor执行。

  • 总结

    • handle函数体中的代码都不会在本地执行，而是在MaxCompute Executor中执行。

    • handle函数体中无法引用本地安装的包，只有在MaxCompute Executor中存在的包才有效。

    • 上传的第三方包必须能够在MaxCompute Executor的Python版本（目前为Python 2.7，UCS2）中调用。

    • handle函数体中修改引用的外部变量（例如上述代码中的coeffs）不会导致本地的coeffs值被修改。

    • 如果在handle函数体中引用在handle外import的包可能会报错，因为在不同环境中，包的结构可能不同，而cloudpickle会将本地包的引用代入MaxCompute Executor，导致报错，因而建议import在handle函数体中进行。

    • 由于使用cloudpickle，如果在handle函数体中调用了其他文件的代码，该文件所在的包必须存在于MaxCompute Executor中。如果您不想使用第三方包的形式解决该问题，请将所有引用的个人代码放在同一个文件中。

上述handle函数的解释对于自定义聚合、apply和map_reduce中调用的自定义方法/Agg类均适用。如果使用的后端是Pandas后端，则所有代码都会在本地运行，因而本地也需要安装相关的包。但鉴于Pandas后端调试完毕后通常会转移到MaxCompute运行，建议在本地安装包的同时，参照MaxCompute后端的惯例进行开发。

使用第三方包

• 个人电脑/自有服务器：在本地使用第三方包或其他文件中的代码时，在相应的Python版本上安装即可。

• Notebook：在本地代码中使用第三方包或其他文件中的代码请咨询平台提供方。

• DataWorks：DataWorks不支持在本地安装第三方包，但可以进行调用。对于其他文件中的代码，可以通过读取文件+exec命令的方式在本地进行使用。详情请参见在PyODPS节点中调用第三方包。

  重要

  • DataStudio中的目录结构并非文件系统中真实存在的目录结构，直接import或打开DataStudio中显示的文件路径会导致执行失败。

  • 在DataWorks中上传资源后，需要点击提交确保资源被正确上传到ODPS。

  • 如果需要使用自己的Numpy版本，在上传正确的wheel包的同时，需要配置odps.df.supersede_libraries = True，同时确保您上传的Numpy包名作为libraries的第一个参数。

引用其他MaxCompute表中的数据

• 个人电脑/自有服务器：在本地访问MaxCompute表，如果Endpoint可以连接，使用PyODPS/DataFrame访问。

• Notebook/DataWorks：在本地代码中访问MaxCompute表，如果Endpoint可以连接，使用PyODPS/DataFrame访问。连接Endpoint时出现问题请咨询平台提供方。

• map/apply/map_reduce/自定义聚合：访问其他MaxCompute表，MaxCompute Executor中通常不支持访问Endpoint/Tunnel Endpoint，也没有PyODPS包可用，因而不能直接使用ODPS入口对象或者PyODPS DataFrame，也不能从自定义函数外部传入这些对象。如果表的数据量不大，建议将DataFrame作为资源传入，详情请参见引用资源。如果数据量较大，建议改写为表JOIN。