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在 Azure Synapse Analytics 中使用无服务器 SQL 池查询存储文件

项目
06/01/2023

使用无服务器 SQL 池可以查询数据湖中的数据。 SQL 按需版本提供一个可以适应半结构化和非结构化数据查询的 T-SQL 查询外围应用。对于查询，T-SQL 的以下方面受支持：

完整的 SELECT 外围应用，包括大部分 SQL 函数和运算符。
CREATE EXTERNAL TABLE AS SELECT (CETAS) 会创建一个外部表，然后将 Transact-SQL SELECT 语句的结果并行导出到 Azure 存储。

有关当前支持和不支持的功能的详细信息，请参阅无服务器 SQL 池概述一文或以下文章：

开发存储访问，你可以在其中了解如何使用外部表和 OPENROWSET 函数从存储中读取数据。
控制存储访问，你可以在其中了解如何使用 SAS 身份验证或工作区的托管标识启用 Synapse SQL 以访问存储。

概述

为了支持在就地查询 Azure 存储文件中的数据方面提供顺畅的体验，无服务器 SQL 池将使用具有以下附加功能的 OPENROWSET 函数：

查询多个文件或文件夹
PARQUET 文件格式
查询 CSV 和分隔文本（字段终止符、行终止符、转义符）
DELTA LAKE 格式
读取选定的列子集
架构推理
filename 函数
filepath 函数
处理复杂类型以及嵌套或重复的数据结构

查询 PARQUET 文件

若要查询 Parquet 源数据，请使用 FORMAT = 'PARQUET'：

SELECT * FROM
OPENROWSET( BULK N'https://myaccount.dfs.core.windows.net/mycontainer/mysubfolder/data.parquet', FORMAT = 'PARQUET') 
WITH (C1 int, C2 varchar(20), C3 varchar(max)) as rows

有关用法示例，请查看查询 Parquet 文件一文。

查询 CSV 文件

若要查询 CSV 源数据，请使用 FORMAT = 'CSV'。查询 CSV 文件时，你可以将 CSV 文件的架构指定为 OPENROWSET 函数的一部分：

SELECT * FROM
OPENROWSET( BULK N'https://myaccount.dfs.core.windows.net/mycontainer/mysubfolder/data.csv', FORMAT = 'CSV', PARSER_VERSION='2.0') 
WITH (C1 int, C2 varchar(20), C3 varchar(max)) as rows

有一些其他选项可用于将分析规则调整为自定义 CSV 格式：

ESCAPE_CHAR = 'char' 指定文件中用于将自身及文件中所有分隔符值转义的字符。如果转义字符后接除本身以外的某个值或者任何分隔符值，则读取值时会删除该转义字符。无论是否启用了 FIELDQUOTE，都会应用 ESCAPE_CHAR 参数。不会使用该参数来转义引号字符。必须使用其他引号字符来转义引号字符。要让引号字符出现在列值内，必须将值放在引号中。
FIELDTERMINATOR ='field_terminator' 指定要使用的字段终止符。默认的字段终止符为逗号（“,”）
ROWTERMINATOR ='row_terminator' 指定要使用的行终止符。默认的行终止符为换行符：\r\n。

查询 DELTA LAKE 格式

若要查询 Delta Lake 源数据，请使用 FORMAT = 'DELTA' 并引用包含 Delta Lake 文件的根文件夹。

SELECT * FROM
OPENROWSET( BULK N'https://myaccount.dfs.core.windows.net/mycontainer/mysubfolder', FORMAT = 'DELTA') 
WITH (C1 int, C2 varchar(20), C3 varchar(max)) as rows

根文件夹必须包含名为 _delta_log 的子文件夹。有关用法示例，请查看查询 Delta Lake 格式一文。

文件架构

Synapse SQL 中的 SQL 语言允许你将文件的模式定义为 OPENROWSET 函数的一部分，并读取所有列或列的子集，或者尝试使用架构推理自动确定文件中的列类型。

读取选定的列子集

若要指定所要读取的列，可以在 OPENROWSET 语句中提供可选的 WITH 子句。

如果存在 CSV 数据文件，若要读取所有列，请提供列名及其数据类型。如果需要列的子集，请使用序号按顺序从来源数据文件中选取列。列将按序号指定值绑定。
如果存在 Parquet 数据文件，请提供与来源数据文件中的列名匹配的列名。列将按名称绑定。

SELECT * FROM
OPENROWSET( BULK N'https://myaccount.dfs.core.windows.net/mycontainer/mysubfolder/data.parquet', FORMAT = 'PARQUET') 
WITH (
      C1 int, 
      C2 varchar(20),
      C3 varchar(max)
) as rows

对于每个列，你需要在 WITH 子句中指定列名称和类型。有关示例，请参阅在不指定所有列的情况下读取 CSV 文件。

架构推理

通过从 OPENROWSET 语句中省略 WITH 子句，可以指示服务从基础文件中自动检测（推理）架构。

SELECT * FROM
OPENROWSET( BULK N'https://myaccount.dfs.core.windows.net/mycontainer/mysubfolder/data.parquet', FORMAT = 'PARQUET')

请确保使用适当的推断数据类型以获得最佳性能。

查询多个文件或文件夹

若要针对一个文件夹或一组文件夹中的一组文件运行 T-SQL 查询，并将这些文件视为单个实体或行集，请提供某个文件夹的路径，或者提供针对一组文件或文件夹的模式（使用通配符）。

下列规则适用：

模式可以出现在目录路径的某个部分中，或者出现在文件名中。
多种模式可以出现在同一个目录步骤或文件名中。
如果有多个通配符，则所有匹配路径中的文件将包含在生成的文件集中。

SELECT * FROM
OPENROWSET( BULK N'https://myaccount.dfs.core.windows.net/myroot/*/mysubfolder/*.parquet', FORMAT = 'PARQUET' ) as rows

有关用法示例，请参阅查询文件夹和多个文件。

文件元数据函数

Filename 函数

此函数返回行的来源文件的名称。

若要查询特定的文件，请阅读查询特定文件一文中的“Filename”部分。

返回数据类型为 nvarchar(1024)。为了获得最佳性能，请始终将 filename 函数的结果强制转换为适当的数据类型。如果使用字符数据类型，请确保使用适当的长度。

Filepath 函数

此函数返回完整路径或一部分路径：

如果在不使用参数的情况下调用此函数，此函数将返回行的来源文件的完整路径。
如果在使用参数的情况下调用此函数，此函数将返回与该参数中指定的位置上的通配符相匹配的路径部分。例如，参数值 1 将返回与第一个通配符匹配的路径部分。

有关更多信息，请阅读查询特定文件一文的“Filepath”部分。

返回数据类型为 nvarchar(1024)。为了获得最佳性能，请始终将 filepath 函数的结果强制转换为适当的数据类型。如果使用字符数据类型，请确保使用适当的长度。

处理复杂类型以及嵌套或重复的数据结构

为了在处理以嵌套的或重复的数据类型存储的数据（例如，在 Parquet 文件中）时实现顺畅的体验，无服务器 SQL 池添加了以下扩展。

投影嵌套数据或重复数据

若要投影数据，请对包含嵌套数据类型列的 Parquet 文件运行 SELECT 语句。在输出中，嵌套值将序列化为 JSON，并作为 varchar (8000) SQL 数据类型返回。

    SELECT * FROM
    OPENROWSET
    (   BULK 'unstructured_data_path' ,
        FORMAT = 'PARQUET' )
    [AS alias]

有关更多详细信息，请参阅查询 Parquet 嵌套类型一文中的“投影嵌套数据或重复数据”部分。

访问嵌套列中的元素

若要访问嵌套列中的嵌套元素（例如 Struct），请使用“点表示法”将字段名称串联成路径。在 OPENROWSET 函数的 WITH 子句中提供路径作为 column_name。

语法片段示例如下所示：

    OPENROWSET
    (   BULK 'unstructured_data_path' ,
        FORMAT = 'PARQUET' )
    WITH ({'column_name' 'column_type',})
    [AS alias]
    'column_name' ::= '[field_name.] field_name'

默认情况下，OPENROWSET 函数会将源字段名称和路径与 WITH 子句中提供的列名进行匹配。可以通过 WITH 子句访问同一源 Parquet 文件中包含在不同嵌套级别的元素。

返回值

对于不在“嵌套类型”组中的所有 Parquet 类型，函数将返回指定元素以及指定路径中的某个标量值，例如 int、decimal 和 varchar。
如果该路径指向嵌套类型的元素，则函数将返回指定路径中从顶部元素开始的 JSON 片段。 JSON 片段的类型为 varchar (8000)。
如果在指定的 column_name 中找不到该属性，则函数将返回错误。
如果在指定的 column_path 中找不到该属性，则函数将根据路径模式返回结果：在严格模式下返回错误，在宽松模式下返回 null。

有关查询示例，请查看查询 Parquet 嵌套类型一文中的“访问嵌套列中的元素”部分。

访问重复列中的元素

若要访问重复列中的元素（例如数组或映射的元素），请对需要投影的每个标量元素使用 JSON_VALUE 函数，并提供：

嵌套列或重复列（作为第一个参数）
用于指定要访问的元素或属性的 JSON 路径（作为第二个参数）

若要访问重复列中的非标量元素，请对需要投影的每个非标量元素使用 JSON_QUERY 函数，并提供：

嵌套列或重复列（作为第一个参数）
用于指定要访问的元素或属性的 JSON 路径（作为第二个参数）

请参阅以下语法片段：

    SELECT
       { JSON_VALUE (column_name, path_to_sub_element), }
       { JSON_QUERY (column_name [ , path_to_sub_element ]), )
    FROM
    OPENROWSET
    (   BULK 'unstructured_data_path' ,
        FORMAT = 'PARQUET' )
    [AS alias]

可以在查询 Parquet 嵌套类型一文中查找有关访问重复列中的元素的查询示例。

查询示例

你可以通过示例查询了解有关查询各种类型数据的更多信息。

工具

发出查询所需的工具：- Azure Synapse Studio - Azure Data Studio - SQL Server Management Studio

演示设置

第一步是创建将在其中执行查询的数据库。然后，可以通过对该数据库执行安装脚本来初始化这些对象。

此安装脚本将创建数据源、数据库范围的凭据和用于读取这些示例中数据的外部文件格式。

注意

数据库仅用于查看元数据，而不用于实际数据。请记下使用的数据库名称，因为稍后需要用到。

CREATE DATABASE mydbname;

提供的演示数据

演示数据包含以下数据集：

纽约市出租车 - 黄色出租车行程记录 - 采用 CSV 和 Parquet 格式的纽约市公共数据集的一部分
采用 CSV 格式的人口数据集
包含嵌套列的 Parquet 文件示例
JSON 格式的书籍

文件夹路径	说明
/csv/	采用 CSV 格式的数据的父文件夹
/csv/population/ /csv/population-unix/ /csv/population-unix-hdr/ /csv/population-unix-hdr-escape /csv/population-unix-hdr-quoted	采用不同 CSV 格式的人口数据文件的文件夹。
/csv/taxi/	采用 CSV 格式的纽约市公共数据文件的文件夹
/parquet/	采用 Parquet 格式的数据的父文件夹
/parquet/taxi	采用 Parquet 格式的纽约市公共数据文件，已使用 Hive/Hadoop 分区方案按年份和月份分区。
/parquet/nested/	包含嵌套列的 Parquet 文件示例
/json/	采用 JSON 格式的数据的父文件夹
/json/books/	包含书籍数据的 JSON 文件

后续步骤

有关如何查询不同文件类型以及创建和使用视图的详细信息，请参阅以下文章：