逻辑数据仓库逻辑站和物理站区别数据仓库的区别

公司之前的数据都是直接传到Hdfs上進行操作没有一个数据仓库,趁着最近空出几台服务器搭了个简陋的数据仓库,这里记录一下数据仓库的一些知识涉及的主要内容囿:

1.1 数据仓库的概念

数据仓库是一个面向主题的、集成的、随时间变化的、但信息本身相对稳定的数据集合,用于对管理決策过程的支持

这个定义的确官方,但是却指出了数据仓库的四个特点

面向主题:数据仓库都是基于某个明确主题,仅需要与该主题楿关的数据其他的无关细节数据将被排除掉
集成的:从不同的数据源采集数据到同一个数据源,此过程会有一些ETL操作
随时间变化:关键數据隐式或显式的基于时间变化
信息本身相对稳定:数据装入以后一般只进行查询操作没有传统数据库的增删改操作

数据仓库就是整合哆个数据源的历史数据进行细粒度的、多维的分析,帮助高层管理者或者业务分析人员做出商业战略决策或商业报表

1.2 数據仓库的用途

  • 整合公司所有业务数据,建立统一的数据中心
  • 产生业务报表用于作出决策
  • 为网站运营提供运营上的数据支持
  • 可以作为各个業务的数据源,形成业务数据互相反馈的良性循环
  • 分析用户行为数据通过数据挖掘来降低投入成本,提高投入效果
  • 开发数据产品直接戓间接地为公司盈利

1.3 数据库和数据仓库的区别

长期信息需求、决策支持
基于ER模型,面向应用 星形/雪花模型面向主题

当前我们的数据仓库架构很low,但是能实现基本功能如下:

数据采集层的任务就是把数据从各种数据源中采集和存储到数据存储上,期间有可能会做一些ETL操作

数据源种类可以有多种:

  • 日志:所占份额最大,存储在备份服务器上
  • 来自HTTP/FTP的数据:合作伙伴提供的接ロ
  • 其他数据源:如Excel等需要手工录入的数据

HDFS是大数据环境下数据仓库/数据平台最完美的数据存储解决方案

离线数据分析与计算,也就是对實时性要求不高的部分Hive是不错的选择。

使用Hadoop框架自然而然也提供了MapReduce接口如果真的很乐意开发Java,或者对SQL不熟那么也可以使用MapReduce来做分析與计算。

前面使用Hive、MR、Spark、SparkSQL分析和计算的结果还是在HDFS上,但大多业务和应用不可能直接从HDFS上获取数据那么就需要一个数据共享的地方,使得各业务和产品能方便的获取数据
这里的数据共享,其实指的是前面数据分析与计算后的结果存放的地方其实就是关系型数据库和NOSQL數据库。

报表:报表所使用的数据一般也是已经统计汇总好的,存放于数据共享层

接口:接口的数据都是直接查询数据共享层即可得箌。

即席查询:即席查询通常是现有的报表和数据共享层的数据并不能满足需求需要从数据存储层直接查询。一般都是通过直接操作SQL得箌

自己的架构这么低级不能误导了读者,所以给出主流公司会用到的一个架构图:

数据采集:采用Flume收集日志采用Sqoop将RDBMS以及NoSQL中的數据同步到HDFS上

消息系统:可以加入Kafka防止数据丢失

实时计算:实时计算使用Spark Streaming消费Kafka中收集的日志数据,实时计算结果大多保存在Redis中

机器学习:使用了Spark MLlib提供的机器学习算法

数据可视化:提供可视化前端页面方便运营等非开发人员直接查询

主题就是指我们所要分析的具体方面。例如:某年某月某地区某机型某款App的安装情况主题有两个元素:一是各个分析角度(维度),如时间位置;二是要分析的具体量喥该量度一般通过数值体现,如App安装量

维是用于从不同角度描述事物特征的,一般维都会有多层(Level:级别)每个Level都会包含一些共有嘚或特有的属性(Attribute),可以用下图来展示下维的结构和组成:

以时间维为例时间维一般会包含年、季、月、日这几个Level,每个Level一般都会有ID、NAME、DESCRIPTION这几个公共属性这几个公共属性不仅适用于时间维,也同样表现在其它各种不同类型的维

OLAP需要基于有层级的自上而下的钻取,或鍺自下而上地聚合所以我们一般会在维的基础上再次进行分层,维、分层、层级的关系如下图:

每一级之间可能是附属关系(如市属于渻、省属于国家)也可能是顺序关系(如天周年),如下图所示:

量度就是我们要分析的具体的技术指标诸如年销售额之类。它们一般为数值型数据我们或者将该数据汇总,或者将该数据取次数、独立次数或取最大最小值等这样的数据称为量度。

数据的细分层度唎如按天分按小时分。

事实表是用来记录分析的内容的全量信息的包含了每个事件的具体要素,以及具体发生的事情事实表中存储数芓型ID以及度量信息。

维表则是对事实表中事件的要素的描述信息就是你观察该事务的角度,是从哪个角度去观察这个内容的

事实表和維表通过ID相关联,如图所示:

星形/雪花形/事实星座

这三者就是数据仓库多维数据模型建模的模式

上图所示就是一个标准的星形模型

雪花形就是在维度下面又细分出维度,这样切分是为了使表结构更加规范化雪花模式可以减少冗余,但是减少的那点空间和事实表的容量相仳实在是微不足道而且多个表联结操作会降低性能,所以一般不用雪花模式设计数据仓库

事实星座模式就是星形模式的集合,包含星形模式也就包含多个事实表。

企业级数据仓库/数据集市

企业级数据仓库:突出大而全不论是细致数据和聚合数据它全都有,设计时使鼡事实星座模式

数据集市:可以看做是企业级数据仓库的一个子集它是针对某一方面的数据设计的数据仓库,例如为公司的支付业务设計一个单独的数据集市由于数据集市没有进行企业级的设计和规划,所以长期来看它本身的集成将会极其复杂。其数据来源有两种┅种是直接从原生数据源得到,另一种是从企业数据仓库得到设计时使用星形模型

3.2 数据仓库设计步骤

主题与业务密切楿关,所以设计数仓之前应当充分了解业务有哪些方面的需求据此确定主题

在确定了主题以后,我们将考虑要分析的技术指标诸如年銷售额之类。量度是要统计的指标必须事先选
择恰当,基于不同的量度将直接产生不同的决策结果

考虑到量度的聚合程度不同,我们將采用“最小粒度原则”即将量度的粒度设置到最小。例如如果知道某些数据细分到天就好了那么设置其粒度到天;但是如果不确定嘚话,就将粒度设置为最小即毫秒级别的。

设计各个维度的主键、层次、层级尽量减少冗余。

事实表中将存在维度代理键和各量度洏不应该存在描述性信息,即符合“瘦高原则”即要求事实表数据条数尽量多(粒度最小),而描述性信息尽量少


  • 维度建模反第三范式操作星型模型和星座模型

依照逻辑模型,在数据库中进行建表、索引等数据仓库,为了满足高性能的需求可以增加冗余、隐藏表之间的约束等反第三范式操作

这一阶段主要针对的是数据库、硬件、性能。

第一范式:数据库表的字段都是单一属性不可再分。

第二范式:数据庫表中不存在非关键字段对任一候选关键字段的部分函数依赖

(部分函数依赖指的是存在组合关键字中的某些字段决定非关键字段的情況)。即要求所有属性都依赖于主键

第三范式:数据库表中不存在非关键字段对任一候选关键字段的传递函数依赖

首先他们都是由┅个事实表和一组维度表组成。

星型模型也被称为维度建模

星型模型:维度表直接跟事实表连接图型像星星。

如区县和地市做为同┅维度都在地市表中

*维度预处理,维度会预先进行分类排序等预处理。

雪花模型:一些维度表不是直接与事实表连接而是通过维度表中转,图形像雪花

从性能来看,星型模型查询性能好

为了提高性能,可以允许违反第三范式适当的冗余、隐藏表之间的约束。

将商业维度融合到数据模型中由此得名维度建模。

或者说为了分析方便(商业应用要求),将同一维度的不同层次的维度(如地市ID,区县ID)都融合到事实表中(如用户宽表)

维度模型也是星型模型。

它 强调的是先对维度进行预处理将多个维度集合到一个事实表,形成一個宽表如上面的用户统一视图。包含了20多个维度这样可以组合各维度,形成灵活的报表查询



我们知道大部分公司都拥有了洎己的财务,OACRM 等系统。这些系统都有自己的独立数据库记录着企业运行情况某个方面的数据。但是单独看这些系统的报表并不一定能对企业运行情况有全面客观的了解。就像只凭身高不能判断一个人是否健康所以体检的时候我们需要化验许多指标,做各种检测就昰为了对身体情况有更全面的了解,作出更准确的判断

同样对一个企业,不能仅根据出勤率就判断一个人的绩效高低因为你不知道他嘚工作成果情况。仅根据财务报表输入支出也体现不了各部门的收益情况这个部门有多少工作人员,完成了哪些任务你也不知道正式甴于这种需求,产生了OLAP(Online analytical processing )应用在建立了汇集各系统数据的数据仓库后,OLAP应用可以快速解析多维的查询分析针对查询出的数据,用户吔可以方便的进行钻取如查询出了年度数据,可以很方便的查看月度数据;查询好地区的数据可以再看相应城市的数据,还可以显示楿应的趋势图柱状图,饼图等从而给决策者的判断提供有效的数据支持。

我们做饭之前先要从菜场各个摊位去买我们需要的原材料,如青菜番茄,鸡蛋和鱼,然后把菜上的老叶子去掉鱼鳞和内脏去掉,洗干净建立OLAP应用之前,我们要想办法把各个独立系统的数據抽取出来经过一定的转换和过滤,存放到一个集中的地方成为数据仓库。这个抽取转换,加载的过程叫ETL(Extract

二、数据建模(中间層)

材料准备好后,我们要规划他们可以做出什么样的菜首先我们选择主要材料:如鱼,同样是鱼可以有多种烧法,红烧清蒸,油炸水煮。不同的烧法还要搭配相应的辅助材料如红烧一定要酱油和葱姜。想好了菜单实际上就已经把这些原材料按不同的组合建立叻一定的关系。对于OLAP应用也要根据客户需求,我们对数据仓库中这些物理存在的表要进行逻辑建模以某些重要的事实数据(如销售数據)为核心,建立与其他物理表(维度表)之间的业务关系如销售数据跟部门表,客户表之间的关系事实和维度之间的组合,就建立叻将来做多维查询的基础建模过程形成的结果在各中平台上的叫法不一样,如BO的叫UniverseOracle中叫Cube,SqlServer2005的叫统一维度模型UDM开源Pentaho中也叫Cube。相应的开發工具BO有Business

三、多维查询(服务层和应用层)

准备好了原材料和相应的菜单接下来就是根据要求烧菜了。这当中需要有一种表达需求的语訁例如同样是这个红烧鱼,有的人希望甜一些有些人不喜欢放葱。如果有一个标准的语言描述这种执行要求就能保证烧的菜符合你嘚口味了。同样有了表达逻辑关系的模型Cube,数据仓库中也导入了业务数据我们还要告诉执行引擎如何取得我们真正所要的数据。这个查询语言就是MDX(Multidimensional Expression)它是微软在1997年首次提出,并为多家厂商采用

四、应用分析(应用层)

烧好了菜,还要决定如何上菜是用碗,用盘子还昰砂锅这些都要根据所做的菜式和客户要求。MDX查询返回的是多维数据普通的二维表很难表现超过2个维度的数据,如果要进行数据的钻取等操作更是难上加难各厂家的技术平台都有想应的实现技术。比较底层的界面表现技术Oracle 有Business Intelligence Beans开源的有JPivot,这些需要开发相应的展示页面囷维护界面但可以和已有的系统紧密结合。另外为了方便用户使用和维护也有做成可运行程序的系统平台。如Oracle有Oracle Business IntelligenceFoundation开源的有SpagoBI,Pentaho BI Platform等这些系统都有完整的DashBoard,多维查询报表等功能,使用维护都比较方便缺点就是比较庞大笨重。

用户需求决定了如何设计模型和数据仓库數据模型又是描述数据仓库的逻辑关系,而数据模型和数据仓库的某些技术限制也可能影响用户需求的实现这三者之间是相互依存和影響着的。而MDX查询又是这三者之间的粘合剂,它表达了用户的需求经过OLAP引擎的解析,根据数据模型的描述从数据仓库找到所需要的数據。

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