Python的第三方库生态非常强大,涉及数据分析,机器学习,Web开发,可视化,自然语言,图像处理,自动化办公等。通过pip等包管理工具快速安装和升级,大幅提升了开发效率,并推动了跨学科应用的普及!今天我们看下Dask,一个强大的并行与分布式计算库。它通过并行计算扩展了 Pandas 的能力,解决了Pandas 在处理超大规模数据时的性能瓶颈。非常适用于需要处理超出单机内存限制的大数据集,或者希望在多核系统甚至分布式集群上进行并行计算的场景。时间 | 里程碑 |
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2014-2015 | 由Continuum Analytics(后更名为Anaconda, Inc.)的开发者团队创建,旨在扩展PyData生态(NumPy/Pandas)到大规模数据场景 |
2016 | 首个稳定版本发布,核心API(DataFrame/Array)基本成型 |
2018-2019 | 成为默认调度器,支持集群部署 |
2020 | 核心开发者Matthew Rocklin创立Coiled公司,提供Dask商业化支持和托管服务 |
2022-2024 | 性能大幅优化,与Polars/Pandas 2.0深度集成,支持Zarr分片等新存储格式 |
核心特性包括:
- 无缝扩展:单机多核 → 本地集群 → 云集群(无需改代码)
- 懒加载计算:构建任务图(Task Graph),优化后执行
- 动态任务调度:实时负载均衡,容错恢复
- PyData兼容:90%+ Pandas/NumPy API兼容
- 实时监控:内置Dashboard可视化任务流、内存使用等
1. 基础数据操作
import pandas as pdimport dask.dataframe as ddimport time# Pandas(内存不足会崩溃)start = time.time()df_pd = pd.read_csv("large_file.csv") # 10GB文件可能OOMprint(f"Pandas加载时间: {time.time()-start:.2f}s")# Dask(分块并行处理)start = time.time()df_dd = dd.read_csv("large_file.csv", blocksize="64MB") # 自动分块print(f"Dask构建时间: {time.time()-start:.2f}s (懒加载,实际未读取)")# 执行计算(触发实际计算)result = df_dd.groupby("category")["sales"].sum().compute() # .compute()触发执行print(result)
2. 并行数值计算(Dask Array)
import dask.array as daimport numpy as np# 创建10亿元素的虚拟数组(不占内存)x = da.random.random((10000, 100000), chunks=(1000, 10000)) # chunks定义分块大小# 构建计算图(懒加载)y = x + x.T.mean(axis=0)z = da.fft.fft(y) # 快速傅里叶变换# 可视化任务图(调试用)z.visualize(filename="task_graph.png") # 生成PNG展示计算依赖# 执行计算(自动并行)result = z.compute()print(result.shape)
3. 分布式集群(生产环境)
from dask.distributed import Client, progressimport dask.dataframe as dd# 启动本地集群(4个工作进程)client = Client(n_workers=4, threads_per_worker=2)print(client.dashboard_link) # 读取数据df = dd.read_parquet("s3://my-bucket/data/*.parquet") # 支持S3/HDFS# 复杂ETL流程result = ( df[df.amount > 100] .groupby("user_id") .agg({"amount": "sum", "timestamp": "max"}) .compute() # 触发分布式计算)# 进度条future = client.compute(result)progress(future) # 实时显示进度client.close() # 关闭集群
Dask的各种特性和操作对于熟悉MapReduce、SQL的小伙伴们来说应该不会太陌生吧~