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GCPを使ってCSVファイルからBigQueryとFirestoreを効率的に更新する方法

湯　鵬飛

2023-04-19

Google Cloud Platformを使用して、CSVファイルからBigQueryとFirestoreにデータを効率的に更新する方法を解説します。具体的には、CSVファイルのデータをBigQueryにロードし、差分を取得してFirestoreに適用する方法を説明します。

GCPでCSVファイル更新

You:

GCPを使って下記のことを実現したいです。どのプロセスが良いのかを是非教えてください。

1.GCSにuseridとユーザー分類の情報があるCSVファイルをアップします。 2.Firestoreにある、usersubというコレクションに、同じuseridのドキュメントにユーザ分類上記を更新する 3.BigQueryにもCSVの更新情報を保存したい。 4.1つのCSVファイルの中、約3行のレコードがあります

ChatGPT:

Google Cloud Platform (GCP)を使って、指定された要件に従って実装するには、以下のプロセスが適切です。

CSVファイルのアップロード: Google Cloud Storage (GCS)にCSVファイルをアップロードします。これは、gsutil コマンドラインツールまたはGoogle Cloud Consoleを使用して行うことができます。
Cloud Functionsの設定: ファイルがアップロードされるたびにトリガーされるCloud Functionsを作成します。これにより、CSVファイルの内容を読み込み、FirestoreとBigQueryにデータを転送できます。
Firestoreの更新: Cloud Functions内で、FirestoreのPython SDKを使用してusersubコレクションにアクセスし、CSVファイルの内容に基づいて各ドキュメントを更新します。
BigQueryへのデータ追加: 同じCloud Functions内で、BigQueryのPython SDKを使用してCSVファイルの内容をBigQueryテーブルに追加します。
デプロイとテスト: 作成したCloud Functionsをデプロイし、CSVファイルをアップロードしてトリガーが正常に機能するかどうかをテストします。

以下は、このプロセスを実装するPythonコードの概要です。

import csv
import os
from google.cloud import storage, firestore, bigquery
from tempfile import NamedTemporaryFile

# Set up Firestore, BigQuery clients
db = firestore.Client()
bq_client = bigquery.Client()

# Define bucket and file names
BUCKET_NAME = 'your_bucket_name'
FILE_NAME = 'your_csv_file_name'

def process_csv(data, context):
    # Download the CSV file from GCS
    storage_client = storage.Client()
    bucket = storage_client.get_bucket(BUCKET_NAME)
    blob = bucket.blob(FILE_NAME)
    
    with NamedTemporaryFile(mode='r+', newline='') as temp_csv:
        blob.download_to_file(temp_csv)
        temp_csv.seek(0)
        
        # Read CSV file
        reader = csv.DictReader(temp_csv)
        
        for row in reader:
            # Update Firestore
            user_id = row['userid']
            user_classification = row['user_classification']
            doc_ref = db.collection('usersub').document(user_id)
            doc_ref.update({'user_classification': user_classification})
            
            # Add data to BigQuery
            table_id = "your_project_id.your_dataset_id.your_table_id"
            rows_to_insert = [(user_id, user_classification)]
            errors = bq_client.insert_rows(bq_client.get_table(table_id), rows_to_insert)

if __name__ == "__main__":
    process_csv(None, None)

この概要に従って、指定された要件に基づいてGCPを使用して実装を進めてください。必要に応じて適切な認証情報やリソース識別子を追加することを忘れない

You:

続いて

ChatGPT:

続いて、以下のステップを実行して、Google Cloud Platformでプロジェクトをセットアップし、アプリケーションをデプロイします。

プロジェクトの作成: Google Cloud Consoleで新しいプロジェクトを作成し、適切な課金設定を行います。
APIの有効化: 必要なAPI（Cloud Storage, Firestore, BigQuery, Cloud Functions）を有効にします。
サービスアカウントの作成: Cloud Functionsが各サービスにアクセスできるように、サービスアカウントを作成し、適切な権限を付与します。作成したサービスアカウントのJSONキーをダウンロードし、アプリケーションのディレクトリに保存します。
環境変数の設定: サービスアカウントJSONキーのパスを環境変数に設定します。例えば、以下のように実行します。
```
export GOOGLE_APPLICATION_CREDENTIALS="/path/to/your_service_account_key.json"
```
Pythonの依存関係のインストール: 必要なPythonライブラリをインストールします。requirements.txtファイルを作成し、以下の内容を含めます。
```
google-cloud-storage
google-cloud-firestore
google-cloud-bigquery
```
次に、以下のコマンドを実行して、依存関係をインストールします。
```
pip install -r requirements.txt
```
Cloud Functionsのデプロイ: gcloudコマンドラインツールを使用して、Cloud Functionsをデプロイします。以下のようなコマンドを実行します。
```
gcloud functions deploy process_csv \
    --runtime python39 \
    --trigger-resource gs://your_bucket_name \
    --trigger-event google.storage.object.finalize \
    --allow-unauthenticated \
    --entry-point process_csv \
    --timeout 540s \
    --memory 256MB \
    --region your_region
```
これにより、Cloud Functionsがデプロイされ、指定したバケットにファイルがアップロードされるたびにトリガーされます。
テスト: Google Cloud StorageバケットにCSVファイルをアップロードし、Cloud Functionsが正常に実行され、FirestoreとBigQueryが更新されることを確認します。

これらの手順を完了することで、GCP上でアプリケーションがデプロイされ、指定された要件に従って機能するはずです。必要に応じて、FirestoreやBigQueryの設定を調整し、エラーハンドリングやロギングを追加することができます。

You:

Cloud Functionは十分でしょうか? DATaFlowを使用する必要がありますか?

ChatGPT:

ご質問のシナリオでは、CSVファイルに約3行のレコードしかないため、Cloud Functionsが十分なパフォーマンスを提供できます。Cloud Functionsは、スケーラビリティと簡単な管理を提供し、ファイルがアップロードされるたびにトリガーされるため、この場合に適しています。

ただし、データ量が大幅に増える場合や、より複雑なデータ処理や変換が必要になる場合は、Dataflowを検討することもできます。Dataflowは、Apache Beamをベースにしたフルマネージドなデータ処理サービスで、大規模なデータセットやリアルタイムデータストリームの処理に適しています。

現時点では、Cloud Functionsで十分な機能を提供できると思われますが、将来のニーズに合わせて別のGCPサービスへ移行することも可能です。要件が変わった場合には、適切なサービスを選択し、アプリケーションを更新することができます。

You:

ごめんごめん、3行ではなく、3万行です。

ChatGPT:

3万行のCSVファイルの場合、Dataflowを検討する価値があります。Dataflowは大規模なデータ処理に適しており、Cloud Functionsよりも効率的に処理を行うことができます。

以下に、Dataflowを使用して指定されたタスクを実行する方法の概要を示します。

Apache Beamのインストール: Apache Beam Python SDKをインストールします。
```
pip install apache-beam[gcp]
```

Apache Beamパイプラインの作成: CSVファイルを読み込み、FirestoreとBigQueryにデータを書き込むApache Beamパイプラインを作成します。

import apache_beam as beam
from apache_beam.options.pipeline_options import PipelineOptions
from apache_beam.io import ReadFromText
from apache_beam.io.gcp.bigquery import WriteToBigQuery
from google.cloud import firestore

def parse_csv(line):
    # Parse CSV line and return a dictionary
    fields = line.split(',')
    return {'userid': fields[0], 'user_classification': fields[1]}

def update_firestore(element):
    db = firestore.Client()
    doc_ref = db.collection('usersub').document(element['userid'])
    doc_ref.update({'user_classification': element['user_classification']})

def run_pipeline():
    # Set up pipeline options
    options = PipelineOptions(
        flags=['--project', 'your_project_id', '--region', 'your_region']
    )

    # Define the pipeline
    with beam.Pipeline(options=options) as p:
        (p
         | 'Read from GCS' >> ReadFromText('gs://your_bucket/your_file.csv')
         | 'Parse CSV' >> beam.Map(parse_csv)
         | 'Update Firestore' >> beam.Map(update_firestore)
         | 'Write to BigQuery' >> WriteToBigQuery(
             'your_project_id:your_dataset_id.your_table_id',
             schema='userid:STRING, user_classification:STRING'
         ))

if __name__ == '__main__':
    run_pipeline()

Dataflowジョブの実行: Pythonスクリプトを実行して、Dataflowジョブを起動します。
```
python your_dataflow_script.py
```

Dataflowは自動的にスケールし、リソースを効率的に使用して処理を行います。そのため、3万行のCSVファイルでも問題なく処理ができます。

ただし、Dataflowを使用する際の注意点として、Firestoreへの書き込みはバッチ処理を行わず、各ドキュメントを個別に更新しているため、Firestoreの書き込み制限に注意してください。書き込み制限に達すると、パイプラインが失敗する可能性があります。必要に応じて、適切なバッチ処理やエラーハンドリングを実装してください。

You:

cloud functionの場合、3万行のCSVファイルを処理できますか

ChatGPT:

Cloud Functionsは、3万行のCSVファイルを処理することも可能ですが、いくつかの制約があります。

実行時間制限: Cloud Functionsのデフォルトのタイムアウトは60秒で、最大で540秒（9分）に設定することができます。3万行のCSVファイルを処理するには、実行時間が十分であることを確認する必要があります。処理に時間がかかりすぎる場合、タイムアウトにより処理が失敗する可能性があります。
メモリ制限: Cloud Functionsのインスタンスには、最大で16GBのメモリを割り当てることができます。3万行のCSVファイルを効率的に処理するために、適切なメモリサイズを選択することが重要です。
処理効率: Cloud Functionsは、イベント駆動型のシナリオで最も効果を発揮しますが、大量のデータを処理する場合、Dataflowのような他のGCPサービスと比較して効率が低くなる可能性があります。

3万行のCSVファイルを処理する場合、Cloud Functionsを使用することができますが、上記の制約を考慮して設定を調整する必要があります。また、Firestoreへの書き込み制限やエラーハンドリングにも注意してください。

ただし、大規模なデータ処理が必要な場合は、Dataflowの使用を検討することをお勧めします。Dataflowは、自動スケーリング機能を備えた完全マネージドなデータ処理サービスであり、Cloud Functionsよりも高いパフォーマンスと効率を提供することができます。

You:

CSVファイルを先にBigQueryに更新して、その差分を取ってから、Firestoreに更新するのはどうですか？

ChatGPT:

CSVファイルを先にBigQueryに更新し、その差分を取得してからFirestoreに更新する方法も効率的です。以下に、その手順を説明します。

CSVファイルのアップロード: Google Cloud StorageにCSVファイルをアップロードします。
BigQueryにCSVファイルをロード: BigQueryコンソールまたはAPIを使用して、CSVファイルを適切なテーブルにロードします。新しいテーブルを作成するか、既存のテーブルにデータを追加することができます。

差分の取得: BigQueryで、既存のデータと新しいデータとの差分を取得するクエリを実行します。以下は、差分を取得するためのサンプルクエリです。

SELECT
  new_data.userid,
  new_data.user_classification
FROM
  your_dataset.new_data AS new_data
LEFT JOIN
  your_dataset.existing_data AS existing_data
ON
  new_data.userid = existing_data.userid
WHERE
  new_data.user_classification != existing_data.user_classification
  OR existing_data.user_classification IS NULL

差分データをFirestoreに更新: クエリの結果をFirestoreに更新するために、PythonスクリプトやCloud Functionsを使用できます。以下は、Pythonのgoogle-cloud-firestoreライブラリを使用して、差分データをFirestoreに更新する例です。

from google.cloud import bigquery, firestore

# BigQuery client
bq_client = bigquery.Client()

# Firestore client
firestore_client = firestore.Client()

# Difference query
query = """
SELECT
  new_data.userid,
  new_data.user_classification
FROM
  your_dataset.new_data AS new_data
LEFT JOIN
  your_dataset.existing_data AS existing_data
ON
  new_data.userid = existing_data.userid
WHERE
  new_data.user_classification != existing_data.user_classification
  OR existing_data.user_classification IS NULL
"""

# Execute the query
query_job = bq_client.query(query)
results = query_job.result()

# Update Firestore with the difference data
for row in results:
    user_ref = firestore_client.collection('usersub').document(row['userid'])
    user_ref.update({'user_classification': row['user_classification']})

この方法では、まずBigQueryにデータがロードされ、次に差分が取得され、最後にFirestoreが更新されます。これにより、Firestoreへの不要な更新が減り、効率的なデータ処理が可能になります。ただし、この方法でも、Firestoreへの書き込み制限やエラーハンドリングに注意する必要があります。

You:

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ChatGPT:

タイトル: GCPを使ってCSVファイルからBigQueryとFirestoreを効率的に更新する方法

集約文: Google Cloud Platformを使用して、CSVファイルからBigQueryとFirestoreにデータを効率的に更新する方法を解説します。具体的には、CSVファイルのデータをBigQueryにロードし、差分を取得してFirestoreに適用する方法を説明します。

キーワード: GCP, CSVファイル, BigQuery, Firestore, データ更新, 差分, 効率的, Cloud Functions, Dataflow, Google Cloud Storage