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數據,對一個企業的重要性不言而喻,如何利用好企業內部數據,發揮數據的更大價值,對于企業管理者而言尤為重要。作為最傳統的數據應用之一,數據倉庫在企業內部扮演著重要的角色,構建并正確配置好數據倉庫,對于數據分析工作至關重要。一個設計良好的數據倉庫,可以讓數據分析師們如魚得水;否則可能使企業陷入無休止的問題之中,并在未來的企業競爭中處于劣勢。
隨著越來越多的基礎設施往云端遷移,數據倉庫是否也需要上云?上云后能解決常見的性能、成本、易用性、彈性等諸多問題嗎?如果考慮上云,需要注意哪些方面?目前主流云廠商產品又有何特點?面對上述問題,本文嘗試給出一些答案,供各位參考。本文部分內容參考了MIT大學教授David J.DeWitt的演講材料。
數據倉庫(DW)的建設方式有很多種,企業可以根據自身需求進行選擇。下圖簡單羅列了主要的DW建設方案并做出擴展對比。
1)商業方案
商業方案,是最為傳統的一種,也是過去20~30年的主流方式。企業外購數倉,包括軟、硬件一體交付。其典型產品很多,多為國際知名大廠,國產廠商也有部分。
2)自建+開源
這是很多互聯網公司通常采用的方案,通過自建底層基礎設施+部署開源軟件方式完成。整個方案對企業完全自主可控,但對自有人員技術要求較高。頗為典型的產品就是GreenPlum。
3)云+開源
這是上一種方案的變體,即Iaas層通過云廠商提供,其他仍然是自建的。當企業業務已經上云,為更好地數據集成,方便數據遷移,往往會采用此方案。
4)DW云
企業直接選用數據倉庫的云服務,而不再獨立建設。下文將針對這種情況,重點說明。
針對上述4種方案,從成本、運維、交付、擴展、性能等多角度進行對比。
成本:包括前期購買和后期運營的費用,這里也包含人員投入的折算費用。
運維復雜度:主要針對企業自有技術人員的運維工作復雜度評估。
交付速度:方案的整體交付速度,包括基礎設施的購買、建設。
擴展性:包括數倉的容量擴展和性能擴展能力的綜合。
性能表現:數倉的整體性能表現。
從上圖中可見:
方案1、2,成本、性能相對固定。其中方案1,成本較高,但性能突出;方案2(自建),則兩者均為中等。
方案3、4,成本與性能都是一個區間,且范圍較大。方案3,主要取決于云廠商提供的基礎設施的能力。方案4,則依靠云廠商的數倉云能力。這也對云廠商產品的選擇,提出了更高的要求。下文將就此展開說明。
基于上面的說明,采用數據倉庫的云服務,具有較多優勢,包括:
更好的性價比(無論是前期購買、還是后期運營)
更快的交付速度(最快在分鐘級)
更優的彈性能力(擴展或壓縮、計算或存儲)
更低的運維復雜度(無需士)
更簡單地數據集成(如果已上同一云)
更豐富的數據生態(取決于云廠商產品)
數據倉庫不同于交易型數據庫,它的構建是為了便于分析海量數據,而不是處理事務。這意味著數據倉庫往往比其相應的交易型數據庫大幾個數量級,同時對于交易型數據庫的某些關鍵特性(例如ACID、響應時間等)可能沒有那么重要。相反,數據倉庫有自己的需求,亦可作為上云選擇因素。
1)多種數據集成方式
將數據放入倉庫并正確格式化通常是數據倉庫面臨的最大挑戰之一。傳統上,數據倉庫依賴于批處理提取轉換加載作業-ETL。ETL作業仍然很重要,但現在也有從流式攝取數據,甚至允許你直接對不在倉庫中的數據執行查詢的能力。
2)支持數據多元查詢
現有數據倉庫,除了要支持典型批量查詢外,還需要支持諸如adhoc類的查詢方式。傳統大數據技術棧hadoop的MapReduce不太適用于此類查詢。很多數據倉庫轉向大規模并行處理(MPP)數據庫,其原始是將數據打散后,通過并行技術在多臺服務器上執行。此外,還有類似Spark這種利用內存并行處理技術完成查詢。
3)標準數據訪問方式
數據倉庫支持什么語言進行查詢。顯然,標準SQL是對用戶最為友好的方式,可顯著降低用戶的使用門檻。此外,諸如Python、R等高級語言,也可為用戶帶來更多訪問的方式。但有些是依賴于方言,這就需要進行仔細評估。畢竟,移植的成本是筆不小的開銷。
4)靈活資源彈性能力
數據倉庫都是為了處理海量數據的,但其規模變化可能很大。此外,其計算資源的需求也是會隨著業務而不斷變化。因此對基于云的數據倉庫的資源的彈性能力要求很高,這也是區別與傳統自建方式一個非常大的優勢。這里的資源,不僅包括計算資源、也包括數據存儲資源。此外,還需要區分是否支持計算、存儲的單獨提供,而不是緊耦合在一起。
5)低廉運營維護成本
數據倉庫是復雜的系統,從底層的物理資源、操作系統、倉庫軟件,到上層的數據對象、訪問語句等。作為云上的數倉,是需要提供簡單、靈活、自動化、甚至智能化的運維能力,方便客戶使用進而節省用戶的綜合運營維護成本。
6)靈活使用方式
數據倉庫本身是資源密集型應用,如何減低用戶的使用成本,是云廠商均需考慮的。例如支持暫停與恢復功能,支持計算與存儲的獨立擴展等。
使用數據倉庫云服務,好處多多。那是否都要上云呢?這需要結合企業需求,考量以下因素來決定。
1)是否有足夠的技術積累?
數據倉庫本身具備較高的技術門檻,即使選擇開源也需要摸索積累的過程,除非是直接使用外部商業產品。
2)是否已經在使用云?
如果已經是某云的客戶,那么從云做數據集成將更加容易。否則,跨云或從本地加載數據,將是一個大工程。
3)是否對可用性要求很高?
這方面各企業差異較大,如企業比較重視可用性,云廠商/商業產品無疑具有優勢。
4)數據規模是否很大?
數據倉庫的一個核心難點,就是支撐的數據規模。如企業數據規模非常大,將對自建方式帶來很大挑戰。
5)擴展需求是否強烈?
如企業在快速發展期,其數據規模、使用復雜度等變化很大,這就要求數倉具有很好的可擴展性,可快速適應企業發展。云方案相較于其他三種方案,無疑具有優勢。
6)使用特征變化劇烈?
如企業的數據使用,非常具有不確定性,即要求數倉具有很好地彈性,可根據需要靈活擴縮容;乃至對查詢能力也同樣有此類要求。非云的三種方案,都很難適應快速變化。
7)短期成本壓力較大?
企業有數倉需求,但短期通過自建、外采商業都一次性投入過大,亦可考慮云方案。
數倉從技術實現上,有兩種大的分類。在下面說明廠商產品前,簡單普及下。
節點間通過高速網絡互連,訪問本地資源不需要通過網絡。這種方式設計簡單,擴展性較好。在較好的模型設計下,數據無需移動,處理效率高。
節點本身具有計算和存儲資源,即兩者是需要耦合在一起的。這是此模式的硬傷,即存儲、計算無法分離,無法做到按需獨立彈性。
節點間互相訪問或節點訪問存儲,都是需要通過高速網絡。數據本身都是存儲在”遠端存儲”中,而非本地。網絡可能成為瓶頸,受到IO傳輸總量的限制。網絡除了承載節點間的數據交換流量外,更多的是要承擔大量數據訪問的流量。
這種方式彈性很好,計算、存儲可獨立擴展。
兩種方式的優劣,尚無統一定論,但較為主流是采用shared disk/storage的共享方式。但這種方式下,遠端存儲的性能?如何利用本地存儲?網絡性能對整體影響?如何實現動態資源分配?擴縮容的實現?等問題均值得研究。鄭州好的不孕不育醫院有哪些:http://www.xbzztj.com/
Redshift是典型的shared-nothing設計,本地掛載存儲。充分利用AWS的基礎服務,EC2作為計算節點,S3作為存儲及故障恢復使用。優勢在于通過調整和定制,性能表現突出;但其架構也決定了計算與存儲不能獨立縮放。鄭州不孕不育醫院有哪些:http://wapyyk.39.net/zz3/zonghe/1d427.html
支持從多種數據源加載數據,也支持集成流式數據,但只支持結構化數據。支持直接對S3上的數據進行查詢,而無需ETL。其支持PostgreSQL的方言,對有些數據類型和函數不支持。Redshift本身監控組件性能并自動恢復,其他維護工作由用戶負責。日常運維工作,通過用戶手工在控制臺完成。
Snowflake是Shared-storage設計,存儲與計算分離。本身構建在AWS上,充分利用AWS的基礎服務能力,EC2作為計算節點,本地支持緩存,數據表存儲在S3中。它提出一種“虛擬倉庫”的概念,每個查詢可分配到不同的虛擬倉庫中,針對不同的倉庫也分配不同的資源。倉庫間不會影響性能,且倉庫本身具有很高的彈性,可自動提供額外的計算資源。
支持結構化和半結構化數據,不需要ETL或預處理就可以攝取這些數據。雖然先不支持流式數據,但可連接到Spark以接收流數據。它使用標準SQL并做了適當擴展。其維護比較簡單,不需要維護索引、清理數據等工作。
SDW是Shared-Storage設計。基于微軟的SQL Server PDW軟件,利用Azure存儲彈性能力。對T-SQL的全面兼容,可動態調整資源,可通過Ploybase支持非加載訪問。
BigQuery是存儲與計算分離設計,利用Google的基礎服務能力,存儲在Collosus FS。工作機制是將SQL查詢轉換為低級指令,依次執行。其完全抽象了資源的提供、分配、維護、擴縮容等,所有都是Google自動處理。非常適合易用性作為第一訴求的場景。存儲上根據處理規模、負載等情況,自動分配分片。計算上資源不專有,在內部和外部客戶復用。不能顯式控制單一查詢的資源使用。計費上使用按計算量收費方式(TB “processed”)http://dalian.huodong.dqccc.com/exposition/detail-2237296.html
使用上支持標準SQL,也支持半結構化數據類型,支持外部表。支持從Google云端加載或直接訪問,也可以導入數據流。其沒有索引,除了數據管理外,幾乎不需要維護。
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