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创建和管理数据资产

  • 项目

适用范围：Azure CLI ml 扩展 v2（最新版）Python SDK azure-ai-ml v2（最新版）

本文介绍如何在 Azure 机器学习中创建和管理数据资产。

当你需要以下功能时，可以使用数据资产：

  • 版本控制：数据资产支持数据版本控制。
  • 可再现性：数据资产版本一经创建，便是不可变的， 无法修改或删除。 因此，可再现使用数据资产的训练作业或管道。
  • 可审核性：由于数据资产版本是不可变的，因此可跟踪资产版本以及更新版本的人员/时间。
  • 世系：对于任何给定的数据资产，可查看哪些作业或管道使用了数据。
  • 易于使用：Azure 机器学习数据资产与 Web 浏览器书签（收藏夹）类似。 可以创建数据资产版本，然后使用易记名称（例如 azureml:<my_data_asset_name>:<version>）访问该资产版本，而不必记住引用 Azure 存储上的常用数据的长存储路径 (URI)。

提示

若要在交互式会话（例如 Notebook）或作业中访问数据，无需提前创建数据资产。 可以使用数据存储 URI 来访问数据。 数据存储 URI 为开始使用 Azure 机器学习提供了一种简单的数据访问方法。

先决条件

若要创建和使用数据资产，需要做好以下准备：

创建数据资产

创建数据资产时，需要设置数据资产类型。 Azure 机器学习支持三种数据资产类型：

类型 API 规范场景
File
引用单个文件		 uri_file 读取 Azure 存储上的单个文件（该文件可采用任何格式）。
文件夹
引用文件夹		 uri_folder 将 parquet/CSV 文件的文件夹读取到 Pandas/Spark 中。

读取文件夹中的非结构化数据（图像、文本、音频等）。
表
引用数据表		 mltable 架构很复杂，可能会频繁更改，或者需要大型表格数据的一部分。

使用表的 AutoML。

读取分布在多个存储位置的非结构化数据（图像、文本、音频等）。

注意

仅当将数据注册为 MLTable 时，才在 csv 文件中使用嵌入式换行符。 阅读数据时，csv 文件中嵌入的换行符可能会导致字段值不对齐。 MLTable 在 read_delimited 转换中具有 support_multi_line 参数，以便将带引号的换行符解释为一条记录。

在 Azure 机器学习作业中使用数据资产时，可以将资产装载或下载到计算节点。 有关详细信息，请访问模式。

此外，还必须指定指向数据资产位置的 path 参数。 支持的路径包括：

位置 示例
本地计算机上的路径 ./home/username/data/my_data
数据存储上的路径 azureml://datastores/<data_store_name>/paths/<path>
公共 http (s) 服务器上的路径 https://raw.githubusercontent.com/pandas-dev/pandas/main/doc/data/titanic.csv
Azure 存储上的路径 (Blob) wasbs://<containername>@<accountname>.blob.core.windows.net/<path_to_data>/
(ADLS gen2) abfss://<file_system>@<account_name>.dfs.core.windows.net/<path>
(ADLS gen1) adl://<accountname>.azuredatalakestore.net/<path_to_data>/

注意

从本地路径创建数据资产时，它将自动上传到默认的 Azure 机器学习云数据存储。

创建数据资产：文件类型

类型为“文件”(uri_file) 的数据资产指向存储上的单个文件（例如 CSV 文件）。 可使用以下方法创建文件类型的数据资产：

创建 YAML 文件并复制粘贴以下代码片段。 请务必使用以下内容更新 <> 占位符：

  • 数据资产的名称
  • 版本
  • description
  • 指向支持位置上的单个文件的路径
$schema: https://azuremlschemas.azureedge.net/latest/data.schema.json

# Supported paths include:
# local: './<path>/<file>' (this will be automatically uploaded to cloud storage)
# blob:  'wasbs://<container_name>@<account_name>.blob.core.windows.net/<path>/<file>'
# ADLS gen2: 'abfss://<file_system>@<account_name>.dfs.core.windows.net/<path>/<file>'
# Datastore: 'azureml://datastores/<data_store_name>/paths/<path>/<file>'

type: uri_file
name: <NAME OF DATA ASSET>
version: <VERSION>
description: <DESCRIPTION>
path: <SUPPORTED PATH>

接下来，在 CLI 中执行以下命令。 请务必将 <filename> 占位符更新为 YAML 文件名。

az ml data create -f <filename>.yml

创建数据资产：文件夹类型

文件夹 (uri_folder) 类型的数据资产指向存储资源中的文件夹 - 例如，包含多个图像子文件夹的文件夹。 可以使用以下方式创建文件夹类型的数据资产：

将以下代码复制并粘贴到新的 YAML 文件中。 请务必使用以下内容更新 <> 占位符：

  • 数据资产的名称
  • 版本
  • 说明
  • 受支持位置上的文件夹的路径
$schema: https://azuremlschemas.azureedge.net/latest/data.schema.json

# Supported paths include:
# local: './<path>/<folder>' (this will be automatically uploaded to cloud storage)
# blob:  'wasbs://<container_name>@<account_name>.blob.core.windows.net/<path>/<folder>'
# ADLS gen2: 'abfss://<file_system>@<account_name>.dfs.core.windows.net/<path>/<folder>'
# Datastore: 'azureml://datastores/<data_store_name>/paths/<path>/<folder>'

type: uri_folder
name: <NAME OF DATA ASSET>
version: <VERSION>
description: <DESCRIPTION>
path: <SUPPORTED PATH>

接下来，在 CLI 中执行以下命令。 请务必将 <filename> 占位符更新为 YAML 文件名。

az ml data create -f <filename>.yml

创建数据资产：表类型

Azure 机器学习表 (MLTable) 具有丰富的功能，更多详情请参阅在 Azure 机器学习中使用表。 无需在此重复该文档，请阅读此示例，其中描述了如何创建“表格”类型的数据资产，其中 Titanic 数据位于公开可用的 Azure Blob 存储帐户中。

首先，创建一个名为 data 的新目录，并创建一个名为“MLTable”的文件：

mkdir data
touch MLTable

接下来，将下面的 YAML 复制粘贴到你在上一步中创建的 MLTable 文件：

注意

不要将 MLTable 文件重命名为 MLTable.yaml 或 MLTable.yml。 Azure 机器学习需要一个 MLTable 文件。

paths:
- file: wasbs://data@azuremlexampledata.blob.core.windows.net/titanic.csv
transformations:
- read_delimited:
    delimiter: ','
    empty_as_string: false
    encoding: utf8
    header: all_files_same_headers
    include_path_column: false
    infer_column_types: true
    partition_size: 20971520
    path_column: Path
    support_multi_line: false
- filter: col('Age') > 0
- drop_columns:
  - PassengerId
- convert_column_types:
  - column_type:
      boolean:
        false_values:
        - 'False'
        - 'false'
        - '0'
        mismatch_as: error
        true_values:
        - 'True'
        - 'true'
        - '1'
    columns: Survived
type: mltable

在 CLI 中执行以下命令。 确保使用数据资产名称和版本值更新 <> 占位符。

az ml data create --path ./data --name <DATA ASSET NAME> --version <VERSION> --type mltable

重要

path 应是包含有效 MLTable 文件的文件夹。

从作业输出创建数据资产

可以在 Azure 机器学习作业中创建数据资产。 为此，请在输出中设置 name 参数。 在此示例中，你将提交一个作业，该作业将数据从公共 Blob 存储复制到默认的 Azure 机器学习数据存储，并创建名为 job_output_titanic_asset 的数据资产。

创建作业规范 YAML 文件 (<file-name>.yml)：

$schema: https://azuremlschemas.azureedge.net/latest/commandJob.schema.json

# path: Set the URI path for the data. Supported paths include
# local: `./<path>
# Blob: wasbs://<container_name>@<account_name>.blob.core.windows.net/<path>
# ADLS: abfss://<file_system>@<account_name>.dfs.core.windows.net/<path>
# Datastore: azureml://datastores/<data_store_name>/paths/<path>
# Data Asset: azureml:<my_data>:<version>

# type: What type of data are you pointing to?
# uri_file (a specific file)
# uri_folder (a folder)
# mltable (a table)

# mode: Set INPUT mode:
# ro_mount (read-only mount)
# download (download from storage to node)
# mode: Set the OUTPUT mode
# rw_mount (read-write mount)
# upload (upload data from node to storage)

type: command
command: cp ${{inputs.input_data}} ${{outputs.output_data}}
compute: azureml:cpu-cluster
environment: azureml://registries/azureml/environments/sklearn-1.1/versions/4
inputs:
  input_data:
    mode: ro_mount
    path: wasbs://data@azuremlexampledata.blob.core.windows.net/titanic.csv
    type: uri_file
outputs:
  output_data:
    mode: rw_mount
    path: azureml://datastores/workspaceblobstore/paths/quickstart-output/titanic.csv
    type: uri_file
    name: job_output_titanic_asset

接下来，使用 CLI 提交作业：

az ml job create --file <file-name>.yml

管理数据资产

删除数据资产

重要

根据设计，不支持删除数据资产。

如果 Azure 机器学习允许删除数据资产，会产生以下不利和负面影响：

  • 使用后来删除的数据资产的生产作业将失败。
  • 再现机器学习试验将变得更加困难。
  • 作业世系会中断，因为无法查看已删除的数据资产版本。
  • 由于版本可能缺失，因此无法正确地跟踪和审核。

因此，在创建生产工作负载的团队中工作时，数据资产的不可变性提供了一定程度的保护。

对于错误地创建了数据资产的情况（例如，名称、类型或路径错误），Azure 机器学习会提供解决方案来处理这种情况，不会造成删除操作带来的负面影响：

我想删除此数据资产，因为... 解决方案
名称不正确 存档数据资产
团队不再使用数据资产 存档数据资产
它使数据资产列表变得混乱 存档数据资产
路径不正确 使用正确路径创建（同名）数据资产的新版本。 有关详细信息，请浏览创建数据资产。
其类型不正确 目前，Azure 机器学习不允许创建与初始版本类型不同的新版本。
(1) 存档数据资产
(2) 使用正确的类型创建一个不同名的新数据资产。

存档数据资产

默认情况下，存档数据资产后，该资产不在列表查询（例如在 CLI az ml data list）中显示，也不在 Studio 用户界面 的数据资产列表中显示。 你仍可继续在工作流中引用和使用已存档的数据资产。 可存档以下任一项：

  • 采用给定名称的数据资产的所有版本

或

  • 特定数据资产版本

存档数据资产的所有版本

若要存档给定名称下的数据资产的所有版本，请使用：

执行以下命令。 请务必使用信息更新 <> 占位符。

az ml data archive --name <NAME OF DATA ASSET>

存档特定数据资产版本

若要存档特定数据资产版本，请使用：

执行以下命令。 请务必使用数据资产名称和版本更新 <> 占位符。

az ml data archive --name <NAME OF DATA ASSET> --version <VERSION TO ARCHIVE>

还原已存档的数据资产

可还原已存档的数据资产。 如果已存档数据资产的所有版本，则无法还原数据资产的各个版本 - 必须还原所有版本。

还原数据资产的所有版本

若要还原给定名称下的数据资产的所有版本，请使用：

执行以下命令。 请务必使用数据资产名称更新 <> 占位符。

az ml data restore --name <NAME OF DATA ASSET>

还原特定数据资产版本

重要

如果已存档所有数据资产版本，则无法还原数据资产的各个版本 - 必须还原所有版本。

若要还原特定数据资产版本，请使用：

执行以下命令。 请务必使用数据资产名称和版本更新 <> 占位符。

az ml data restore --name <NAME OF DATA ASSET> --version <VERSION TO ARCHIVE>

数据世系

数据世系被广泛地理解为生命周期，它跨越数据的起源，并随着时间的推移在存储中推进。 不同类型的回顾场景都会用到它，例如

  • 故障排除
  • 跟踪 ML 管道中的根本原因
  • 调试

数据质量分析、合规性和“what if”场景也使用世系。 世系以可视化的方式表示，以显示从源到目标的数据移动，此外还涵盖数据转换。 考虑到大多数企业数据环境的复杂性，如果不对外围数据点进行整合或过滤，这些视图可能很难理解。

在 Azure 机器学习管道中，数据资产显示了数据的来源和处理方式，例如：

屏幕截图显示了作业详细信息中的数据世系。

可以在工作室 UI 中查看使用数据资产的作业。 首先，从左侧菜单中选择“数据”，然后选择数据资产名称。 请注意正在使用数据资产的作业：

屏幕截图显示了使用数据资产的作业。

借助数据资产中的作业视图，可以更轻松地在 ML 管道和调试中查找作业失败情况并执行根本原因分析。

数据资产标记

数据资产支持标记，这是以键值对的形式应用于数据资产的额外元数据。 数据标记提供许多优势：

  • 数据质量说明。 例如，如果你的组织使用奖牌湖屋 (medallion lakehouse) 体系结构，可使用 medallion:bronze（原始）、medallion:silver（已验证）和 medallion:gold（已扩充）来标记资产。
  • 高效搜索和筛选数据，帮助数据发现。
  • 识别敏感的个人数据，以正确管理和治理数据访问。 例如 sensitivity:PII/sensitivity:nonPII。
  • 确定数据是否由负责任 AI (RAI) 审核批准。 例如 RAI_audit:approved/RAI_audit:todo。

可在数据资产创建流中向数据资产添加标记，也可向现有数据资产添加标记。 此部分同时显示两者：

在数据资产创建流的过程中添加标记

创建 YAML 文件，并复制以下代码，将其粘贴到该 YAML 文件中。 请务必使用以下内容更新 <> 占位符：

  • 数据资产的名称
  • 版本
  • description
  • 标记（键值对）
  • 指向支持位置上的单个文件的路径
$schema: https://azuremlschemas.azureedge.net/latest/data.schema.json

# Supported paths include:
# local: './<path>/<file>' (this will be automatically uploaded to cloud storage)
# blob:  'wasbs://<container_name>@<account_name>.blob.core.windows.net/<path>/<file>'
# ADLS gen2: 'abfss://<file_system>@<account_name>.dfs.core.windows.net/<path>/<file>'
# Datastore: 'azureml://datastores/<data_store_name>/paths/<path>/<file>'

# Data asset types, use one of:
# uri_file, uri_folder, mltable

type: uri_file
name: <NAME OF DATA ASSET>
version: <VERSION>
description: <DESCRIPTION>
tags:
    <KEY1>: <VALUE>
    <KEY2>: <VALUE>
path: <SUPPORTED PATH>

在 CLI 中执行以下命令。 请务必将 <filename> 占位符更新为 YAML 文件名。

az ml data create -f <filename>.yml

向现有数据资产添加标记

在 Azure CLI 中执行以下命令。 请务必使用以下内容更新 <> 占位符：

  • 数据资产的名称
  • 版本
  • 标记的键值对
az ml data update --name <DATA ASSET NAME> --version <VERSION> --set tags.<KEY>=<VALUE>

版本管理最佳实践

通常，ETL 进程在 Azure 存储上按时间整理文件夹结构，例如：

/
└── 📁 mydata
    ├── 📁 year=2022
    │   ├── 📁 month=11
    │   │   └── 📄 file1
    │   │   └── 📄 file2
    │   └── 📁 month=12
    │       └── 📄 file1
    │   │   └── 📄 file2
    └── 📁 year=2023
        └── 📁 month=1
            └── 📄 file1
    │   │   └── 📄 file2

借助时间/版本结构化文件夹与 Azure 机器学习表 (MLTable) 的组合，你能够构造经过版本控制的数据集。 假设示例说明了如何使用 Azure 机器学习表存档经过版本控制的数据。 假设你有一个进程，每周将相机图像上传到 Azure Blob 存储中，其结构如下：

/myimages
└── 📁 year=2022
    ├── 📁 week52
    │   ├── 📁 camera1
    │   │   └── 🖼️ file1.jpeg
    │   │   └── 🖼️ file2.jpeg
    │   └── 📁 camera2
    │       └── 🖼️ file1.jpeg
    │   │   └── 🖼️ file2.jpeg
└── 📁 year=2023
    ├── 📁 week1
    │   ├── 📁 camera1
    │   │   └── 🖼️ file1.jpeg
    │   │   └── 🖼️ file2.jpeg
    │   └── 📁 camera2
    │       └── 🖼️ file1.jpeg
    │   │   └── 🖼️ file2.jpeg

注意

虽然我们演示了如何对图像 (jpeg) 数据进行版本控制，但相同的方法适用于任何文件类型（例如，Parquet、CSV）。

使用 Azure 机器学习表 (mltable)，构建包含截至 2023 年第一周结束的数据的路径表。 接着，创建数据资产：

import mltable
from mltable import MLTableHeaders, MLTableFileEncoding, DataType
from azure.ai.ml import MLClient
from azure.ai.ml.entities import Data
from azure.ai.ml.constants import AssetTypes
from azure.identity import DefaultAzureCredential

# The ** in the pattern below will glob all sub-folders (camera1, ..., camera2)
paths = [
    {
        "pattern": "abfss://<file_system>@<account_name>.dfs.core.windows.net/myimages/year=2022/week=52/**/*.jpeg"
    },
    {
        "pattern": "abfss://<file_system>@<account_name>.dfs.core.windows.net/myimages/year=2023/week=1/**/*.jpeg"
    },
]

tbl = mltable.from_paths(paths)
tbl.save("./myimages")

# Connect to the AzureML workspace
subscription_id = "<SUBSCRIPTION_ID>"
resource_group = "<RESOURCE_GROUP>"
workspace = "<AML_WORKSPACE_NAME>"

ml_client = MLClient(
    DefaultAzureCredential(), subscription_id, resource_group, workspace
)

# Define the Data asset object
my_data = Data(
    path=mltable_folder,
    type=AssetTypes.MLTABLE,
    description="My images. Version includes data through to 2023-Jan-08.",
    name="myimages",
    version="20230108",
)

# Create the data asset in the workspace
ml_client.data.create_or_update(my_data)

在下一周结束时，ETL 已更新数据以包含更多数据：

/myimages
└── 📁 year=2022
    ├── 📁 week52
    │   ├── 📁 camera1
    │   │   └── 🖼️ file1.jpeg
    │   │   └── 🖼️ file2.jpeg
    │   └── 📁 camera2
    │   │   └── 🖼️ file1.jpeg
    │   │   └── 🖼️ file2.jpeg
└── 📁 year=2023
    ├── 📁 week1
    │   ├── 📁 camera1
    │   │   └── 🖼️ file1.jpeg
    │   │   └── 🖼️ file2.jpeg
    │   └── 📁 camera2
    │   │   └── 🖼️ file1.jpeg
    │   │   └── 🖼️ file2.jpeg
    ├── 📁 week2
    │   ├── 📁 camera1
    │   │   └── 🖼️ file1.jpeg
    │   │   └── 🖼️ file2.jpeg
    │   └── 📁 camera2
    │   │   └── 🖼️ file1.jpeg
    │   │   └── 🖼️ file2.jpeg

第一个版本 (20230108) 继续仅从 year=2022/week=52 和 year=2023/week=1 装载/下载文件，因为路径是在 MLTable 文件中声明的。 这确保了试验的“可再现性”。 若要创建包含 year=2023/week2 的新版本的数据资产，可使用：

import mltable
from mltable import MLTableHeaders, MLTableFileEncoding, DataType
from azure.ai.ml import MLClient
from azure.ai.ml.entities import Data
from azure.ai.ml.constants import AssetTypes
from azure.identity import DefaultAzureCredential

# The ** in the pattern below will glob all sub-folders (camera1, ..., camera2)
paths = [
    {
        "pattern": "abfss://<file_system>@<account_name>.dfs.core.windows.net/myimages/year=2022/week=52/**/*.jpeg"
    },
    {
        "pattern": "abfss://<file_system>@<account_name>.dfs.core.windows.net/myimages/year=2023/week=1/**/*.jpeg"
    },
    {
        "pattern": "abfss://<file_system>@<account_name>.dfs.core.windows.net/myimages/year=2023/week=2/**/*.jpeg"
    },
]

# Save to an MLTable file on local storage
tbl = mltable.from_paths(paths)
tbl.save("./myimages")

# Next, you create a data asset - the MLTable file will automatically be uploaded

# Connect to the AzureML workspace
subscription_id = "<SUBSCRIPTION_ID>"
resource_group = "<RESOURCE_GROUP>"
workspace = "<AML_WORKSPACE_NAME>"

ml_client = MLClient(
    DefaultAzureCredential(), subscription_id, resource_group, workspace
)

# Define the Data asset object
my_data = Data(
    path=mltable_folder,
    type=AssetTypes.MLTABLE,
    description="My images. Version includes data through to 2023-Jan-15.",
    name="myimages",
    version="20230115", # update version to the date
)

# Create the data asset in the workspace
ml_client.data.create_or_update(my_data)

现在你有两个版本的数据，其中版本的名称与图像上传到存储的日期相对应：

  1. 20230108：截至 2023 年 1 月 8 日的图像。
  2. 20230115：截至 2023 年 1 月 15 日的图像。

在这两种情况下，MLTable 都构造一个路径表，其中仅包含截至这些日期的图像。

在 Azure 机器学习作业中，可以使用 eval_download 或 eval_mount 模式将经过版本控制的 MLTable 中的这些路径装载或下载到计算目标：

from azure.ai.ml import MLClient, command, Input
from azure.ai.ml.entities import Environment
from azure.identity import DefaultAzureCredential
from azure.ai.ml.constants import InputOutputModes

# connect to the AzureML workspace
ml_client = MLClient.from_config(
    DefaultAzureCredential()
)

# Get the 20230115 version of the data
data_asset = ml_client.data.get(name="myimages", version="20230115")

input = {
    "images": Input(type="mltable",
                   path=data_asset.id,
                   mode=InputOutputModes.EVAL_MOUNT
            )
}

cmd = """
ls ${{inputs.images}}/**
"""

job = command(
    command=cmd,
    inputs=input,
    compute="cpu-cluster",
    environment="azureml://registries/azureml/environments/sklearn-1.1/versions/4"
)

ml_client.jobs.create_or_update(job)

注意

eval_mount 和 eval_download 模式对 MLTable 来说是唯一的。 在这种情况下，AzureML 数据运行时功能会评估 MLTable 文件并将路径装载到计算目标上。

后续步骤