大数据数据仓库的介绍

  数据仓库,英文名称为Data Warehouse,可简写为DW或DWH。数据仓库顾名思义,是一个很大的数据存储集合,出于企业的分析性报告和决策支持目的而创建,对多样的业务数据进行筛选与整合。它为企业提供一定的BI(商业智能)能力,指导业务流程改进、监视时间、成本、质量以及控制。

  数据仓库的输入方是各种各样的数据源,最终的输出用于企业的数据分析、数据挖掘、数据报表等方向。

  数据仓库是面向主题的(Subject-Oriented )、集成的(Integrated)、稳定的(Non-Volatile)和时变的(Time-Variant )数据集合,用以支持管理决策。

  不同于传统数据库对应于某一个或多个项目,数据仓库根据使用者实际需求,将不同数据源的数据在一个较高的抽象层次上做整合,所有数据都围绕某一主题来组织。

  这里的主题怎么来理解呢?比如对于城市,“天气湿度分析”就是一个主题,对于淘宝,“用户点击行为分析”就是一个主题。

  数据仓库中存储的数据是来源于多个数据源的集成,原始数据来自不同的数据源,存储方式各不相同。要整合成为最终的数据集合,需要从数据源经过一系列抽取、清洗、转换的过程。

  数据仓库中保存的数据是一系列历史快照,不允许被修改。用户只能通过分析工具进行查询和分析。这里说明一点,数据仓库基本上是不许允许用户进行修改,删除操作的。大多数的场景是用来查询分析数据。

  数据仓库会定期接收新的集成数据,反应出最新的数据变化。这和稳定特点并不矛盾。

  数据库是面向交易的处理系统,它是针对具体业务在数据库联机的日常操作,通常对记录进行查询、修改。用户较为关心操作的响应时间、数据的安全性、完整性和并发支持的用户数等问题。传统的数据库系统作为数据管理的主要手段,主要用于操作型处理,也被称为联机事务处理 OLTP(On-Line Transaction Processing)。

  数据仓库一般针对某些主题的历史数据进行分析,支持管理决策,又被称为联机分析处理 OLAP(On-Line Analytical Processing)。

  首先要明白,数据仓库的出现,并不是要取代数据库。

  数据库是面向事务的设计,数据仓库是面向主题设计的。

  数据库一般存储业务数据,数据仓库存储的一般是历史数据。

  数据库设计是尽量避免冗余,一般针对某一业务应用进行设计,比如一张简单的User表,记录用户名、密码等简单数据即可,符合业务应用,但是不符合分析。数据仓库在设计是有意引入冗余,依照分析需求,分析维度、分析指标进行设计。

  数据库是为捕获数据而设计,数据仓库是为分析数据而设计。

  以银行业务为例。数据库是事务系统的数据平台,客户在银行做的每笔交易都会写入数据库,被记录下来,这里,可以简单地理解为用数据库记账。

  数据仓库是分析系统的数据平台,它从事务系统获取数据,并做汇总、加工,为决策者提供决策的依据。比如,某银行某分行一个月发生多少交易,该分行当前存款余额是多少。如果存款又多,消费交易又多,那么该地区就有必要设立ATM了。

  显然,银行的交易量是巨大的,通常以百万甚至千万次来计算。事务系统是实时的,这就要求时效性,客户存一笔钱需要几十秒是无法忍受的,这就要求数据库只能存储很短一段时间的数据。而分析系统是事后的,它要提供关注时间段内所有的有效数据。这些数据是海量的,汇总计算起来也要慢一些,但是,只要能够提供有效的分析数据就达到目的了。

  数据仓库,是在数据库已经大量存在的情况下,为了进一步挖掘数据资源、为了决策需要而产生的,它决不是所谓的“大型数据库”。

  按照数据流入流出的过程,数据仓库架构可分为三层——源数据、数据仓库、数据应用。

  

  数据仓库的数据来源于不同的源数据,并提供多样的数据应用,数据自下而上流入数据仓库后向上层开放应用,而数据仓库只是中间集成化数据管理的一个平台。

  源数据层(ODS): 操作性数据(Operational Data Store) ,是作为数据库到数据仓库的一种过渡,ODS的数据结构一般与数据来源保持一致,而且ODS的数据周期一般比较短。ODS的数据为后一步的数据处理做准备。

  数据仓库层(DW):数据仓库(Data Warehouse),是数据的归宿,这里保持这所有的从ODS到来的数据,并长期报错,而且这些数据不会被修改,DW层的数据应该是一致的、准确的、干净的数据,即对源系统数据进行了清洗(去除了杂质)后的数据。

  数据应用层(DA):数据应用(Data Application),为了特定的应用目的或应用范围,而从数据仓库中独立出来的一部分数据,也可称为部门数据或主题数据,该数据面向应用。如根据报表、专题分析需求而计算生成的数据。

  ETL,是英文Extract-Transform-Load的缩写,用来描述将数据从来源端经过抽取(extract)、转换(transform)、加载(load)至目的端的过程。ETL是将业务系统的数据经过抽取、清洗、转换之后加载到数据仓库的过程,目的是将企业中分散、零乱、标准不统一的数据整合到一起。

  ETL是数据仓库的流水线,也可以认为是数据仓库的血液,它维系着数据仓库中数据的新陈代谢,而数据仓库日常的管理和维护工作的大部分精力就是保持ETL的正常和稳定。

  

  在探讨数据仓库应该如何分层前 , 需要先思考另一个问题 : 数据仓库为什么要分层 ?

  数据分层的根本原因 , 用互联网黑话说 , 其底层逻辑 , 就两个字 : 解耦 . 数据解耦的逻辑就是数据分层的逻辑 . 在解耦的底层逻辑上 , 可以大致归纳为以下3点原因 :

  把复杂的问题简单化

  数据建设的根本原因是解决业务问题 , 而数据分层则是把复杂问题的解决步骤拆分 , 每层解决一部分

  结构更清晰

  分层的好处也表现为数据的结构层次更为清晰 , 每一层做什么事情一目了然 , 数据管理也很方便

  数据重复使用

  元数据(Meta Date),主要记录数据仓库中模型的定义、各层级间的映射关系、监控数据仓库的数据状态及ETL的任务运行状态。一般会通过元数据资料库(Metadata Repository)来统一地存储和管理元数据,其主要目的是使数据仓库的设计、部署、操作和管理能达成协同和一致。

  元数据是数据仓库管理系统的重要组成部分,元数据管理是企业级数据仓库中的关键组件,贯穿数据仓库构建的整个过程,直接影响着数据仓库的构建、使用和维护。

  构建数据仓库的主要步骤之一是ETL。这时元数据将发挥重要的作用,它定义了源数据系统到数据仓库的映射、数据转换的规则、数据仓库的逻辑结构、数据更新的规则、数据导入历史记录以及装载周期等相关内容。数据抽取和转换的专家以及数据仓库管理员正是通过元数据高效地构建数据仓库。

  用户在使用数据仓库时,通过元数据访问数据,明确数据项的含义以及定制报表。

  数据仓库的规模及其复杂性离不开正确的元数据管理,包括增加或移除外部数据源,改变数据清洗方法,控制出错的查询以及安排备份等。

  元数据可分为技术元数据和业务元数据。技术元数据为开发和管理数据仓库的IT 人员使用,它描述了与数据仓库开发、管理和维护相关的数据,包括数据源信息、数据转换描述、数据仓库模型、数据清洗与更新规则、数据映射和访问权限等。而业务元数据为管理层和业务分析人员服务,从业务角度描述数据,包括商务术语、数据仓库中有什么数据、数据的位置和数据的可用性等,帮助业务人员更好地理解数据仓库中哪些数据是可用的以及如何使用。

  由上可见,元数据不仅定义了数据仓库中数据的模式、来源、抽取和转换规则等,而且是整个数据仓库系统运行的基础,元数据把数据仓库系统中各个松散的组件联系起来,组成了一个有机的整体。

  目前当下大数据工程师主要工作就是基于大数据技术进行数仓搭建、数据治理,其他大数据工作一定是建立数仓基础上完成的。更多大数据相关的请关注公众号Malt数据学堂。

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