基于OneData的數(shù)據(jù)倉庫建設(shè)過程
本文目錄:
一、指導(dǎo)思想
二、數(shù)據(jù)調(diào)研
三、架構(gòu)設(shè)計
四、指標(biāo)體系搭建
五、模型設(shè)計
六、維度設(shè)計
七、事實表設(shè)計
八、其他規(guī)范
OneData是阿里巴巴內(nèi)部進行數(shù)據(jù)整合和管理方法體系和工具。
一、指導(dǎo)思想
首先,要進行充分的業(yè)務(wù)調(diào)研和需求分析。
其次,進行數(shù)據(jù)總體架構(gòu)設(shè)計,主要是根據(jù)數(shù)據(jù)域?qū)?shù)據(jù)進行劃分;按照維度建模理論,構(gòu)建總線矩陣,抽象出業(yè)務(wù)過程和維度。
再次,對報表需求進行抽象整理出相關(guān)指標(biāo)體系,使用OneData工具完成指標(biāo)規(guī)范定義和模型設(shè)計。最后,是代碼研發(fā)和運維。
其實施流程主要分為:數(shù)據(jù)調(diào)研、架構(gòu)設(shè)計、規(guī)范定義和模型設(shè)計。
二、數(shù)據(jù)調(diào)研
1. 業(yè)務(wù)調(diào)研
需要確認要規(guī)劃進數(shù)倉的業(yè)務(wù)領(lǐng)域,以及各業(yè)務(wù)領(lǐng)域包含的功能模塊,以阿里的業(yè)務(wù)為例,可規(guī)劃如下矩陣:
2. 需求調(diào)研
了解需求方關(guān)系哪些指標(biāo)?需要哪些維度、度量?數(shù)據(jù)是否沉淀到匯總層等到。
三、架構(gòu)設(shè)計
1. 數(shù)據(jù)域的劃分
數(shù)據(jù)域是將業(yè)務(wù)過程或者維度進行抽象的集合,一般數(shù)據(jù)域和應(yīng)用系統(tǒng)(功能模塊)有聯(lián)系,可以考慮將同一個功能模塊系統(tǒng)的業(yè)務(wù)過程劃分到一個數(shù)據(jù)域:
2. 構(gòu)建總線矩陣
在進行充分的業(yè)務(wù)調(diào)研和需求調(diào)研后,就要構(gòu)建總線矩陣了,需要做兩件事情:
明確每個數(shù)據(jù)域下有哪些業(yè)務(wù)過程。業(yè)務(wù)過程與哪些維度相關(guān),并通過總線矩陣定義每個數(shù)據(jù)域下的業(yè)務(wù)過程和維度:
四、指標(biāo)體系搭建
1. 基本概念
數(shù)據(jù)域:指面向業(yè)務(wù)分析,將業(yè)務(wù)過程或者維度進行抽象的集合。
業(yè)務(wù)過程:指企業(yè)的業(yè)務(wù)活動中的事件。
時間周期:用來明確數(shù)據(jù)統(tǒng)計的事件范圍或者時間點,如近30天、截至當(dāng)前。
修飾類型:對修飾詞的一種抽象劃分。
修飾詞:指除統(tǒng)計維度外指標(biāo)的業(yè)務(wù)場景限定抽象。抽象詞隸屬于一種抽象類型,如訪問終端類型下的pc、安卓、蘋果。
度量/原子指標(biāo):具有明確含義的業(yè)務(wù)名詞。如:支付金額。
維度:維度是度量的環(huán)境,用來反應(yīng)業(yè)務(wù)的一類屬性,這類屬性的集合稱為一個維度,也可以稱為實體對象,如地理維度、時間維度。
維度屬性:對維度的描述,隸屬于一個維度。如:地理維度下的國家、省份。
派生指標(biāo):原子指標(biāo)+多個修飾詞(可選)+時間周期。
明確原子指標(biāo)、修飾詞、時間周期和派生指標(biāo)的定義。
2. 操作細則
派生指標(biāo)來源于三類指標(biāo):事務(wù)型指標(biāo)、存量型指標(biāo)和復(fù)合型指標(biāo)。
事務(wù)型指標(biāo):指對業(yè)務(wù)活動進行衡量的指標(biāo)。
存量型指標(biāo):指對實體對象某些狀態(tài)的統(tǒng)計。
復(fù)合型指標(biāo),在上述兩種指標(biāo)基礎(chǔ)上復(fù)合而成的。
五、模型設(shè)計
1. 數(shù)據(jù)分層
業(yè)界對數(shù)倉分層的看法大同小異,大體上認為分為接入層、中間層和應(yīng)用層三層,不過對中間層的理解有些差異。
2. 接入層(ods)
業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)一般是采用dataX或者sqoop等以固定頻率同步到數(shù)倉中構(gòu)建ODS層;
如果是日志數(shù)據(jù)則通過flume或者Kafka等同步到數(shù)倉中。
接入層一般不會對源數(shù)據(jù)做任何處理、清洗,便于之后回溯。
3. 明細層(dwd)
理論上明細層數(shù)據(jù)是對ods層數(shù)據(jù)進行清洗加工,提高ods層數(shù)據(jù)的可用性,對于dwd層數(shù)據(jù)是否同層引用的觀點需要權(quán)衡:
一般情況下dwd層不建議同層引用,這樣做可以減少明細層任務(wù)之間的依賴,減少節(jié)點深度。但是在某些場景下,ods層到dwd層數(shù)據(jù)加工邏輯復(fù)雜,計算開銷大,這時可以權(quán)衡考慮適當(dāng)復(fù)用dwd表來構(gòu)建新的dwd表。4. 匯總層(dws)
這一層依賴我們的指標(biāo)體系,將dwd層的數(shù)據(jù)按照各個維度進行聚合計算。
5. 數(shù)據(jù)集市層(dwm)
當(dāng)我們有一些跨業(yè)務(wù)域的聚合統(tǒng)計需求時,放到這一層。
6. 應(yīng)用層(app)
這一層主要針對匯總層,進行相關(guān)指標(biāo)的組合,生成報表。
六、維度設(shè)計
維度建模中,將度量稱為事實,維度用于分析事實所需要的多樣環(huán)境。維度的作用一般是查詢、分類匯總以及排序。
通過報表的約束條件,以及之前數(shù)據(jù)調(diào)研和業(yè)務(wù)方的溝通,我們可以獲得維度。
維度通過主鍵與事實表進行關(guān)聯(lián),維度表的主鍵分為代理鍵和自然鍵兩種;代理鍵不具有業(yè)務(wù)含義,一般用于處理緩慢變化維度,自然鍵則具有業(yè)務(wù)含義。
1. 維度設(shè)計基本方法選擇或者新建一個維度,通過之前總線矩陣的構(gòu)建掌握了目前數(shù)倉架構(gòu)中的維度。確定主維表。此處主維表一般是ODS表,直接與業(yè)務(wù)系統(tǒng)同步。確定相關(guān)維表。數(shù)倉是業(yè)務(wù)源系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合,不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)或者同一業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的表之間存在關(guān)聯(lián)性。跟據(jù)對業(yè)務(wù)的梳理,我們可以確認哪些表和主維表存在關(guān)聯(lián)關(guān)系,并選擇其中的某些表用于生成維度屬性。確定維度屬性。本步驟分為兩階段,第一階段是從主維表中選擇維度屬性或生成新的維度屬性;第二階段是從相關(guān)維表中選擇維度屬性或生成新的維度屬性。2. 規(guī)范化和反規(guī)范化
當(dāng)具有多層次的維度屬性,按照第三范式進行規(guī)范化后形成一系列維度表,而非單一維度表,這種建模稱為雪花模式。
將維度的屬性層次合并到單個維度中的操作稱為反規(guī)范化。
3. 一致性維度和交叉探查
我們存在很多需求是對于不同數(shù)據(jù)域的業(yè)務(wù)過程或同一數(shù)據(jù)域的不同業(yè)務(wù)過程合并在一起觀察。例如:對于日志數(shù)據(jù)域統(tǒng)計商品維度的近一天PV和UV;對于交易數(shù)據(jù)域統(tǒng)計商品維度近一天的GMV。
這種將不同數(shù)據(jù)域的商品事實合并在一起進行數(shù)據(jù)探查,稱為交叉探查。
數(shù)倉能進行交叉探查的前提是,不同數(shù)據(jù)域要具有一致性維度。
4. 維度整合
由于數(shù)倉的數(shù)據(jù)源來源于不同的應(yīng)用系統(tǒng),應(yīng)用系統(tǒng)之間相互獨立,因此對同一信息的描述、存儲都可能具有差異。
而這些具有差異的數(shù)據(jù)進入數(shù)倉后需要整合在一起:
命名規(guī)范的統(tǒng)一。表名、字段名等統(tǒng)一。字段類型的統(tǒng)一。相同和相似字段的字段類型統(tǒng)一。公共代碼以及代碼值的統(tǒng)一。業(yè)務(wù)含義相同的表的統(tǒng)一。主要依據(jù)高內(nèi)聚、低耦合的理念,將業(yè)務(wù)關(guān)系大,源系統(tǒng)影響差異小的表進行整合。
表級別的整合主要有兩種形式:
垂直整合,即不同來源表包含相同的數(shù)據(jù)集,只是存儲的信息不同,可以整合到同一個維度模型中。
水平整合,即不同來源表包含不同的數(shù)據(jù)集,這些子集之間無交叉或存在部分交叉,如果有交叉則去重;如果無交叉,考慮不同子集的自然鍵是否沖突,不沖突則可以將各子集自然鍵作為整合后的自然鍵,或者將各自然鍵加工成一個超自然鍵。
5. 拉鏈表
拉鏈表,又稱為極限存儲技術(shù)。假設(shè)某一張表是用來存儲全量用戶信息的,一般我們的處理方式是,用每個分區(qū)去存儲每天全量數(shù)據(jù)的快照,這種方式的問題是,如果我希望保存用戶的所有歷史狀態(tài),我可能需要永久保存每一個歷史分區(qū)。
如果使用拉鏈表,每個分區(qū)可以保存每個用戶在當(dāng)天的歷史狀態(tài),同時歷史分區(qū)也可以進行清理。
這樣,雖然單個分區(qū)中存儲的數(shù)據(jù)變多了,但是某些歷史分區(qū)的數(shù)據(jù)被清理后,整個表存儲的數(shù)據(jù)會變少了,因為很多沒有變化的用戶信息快照被清理了。
6. 微型維度
微型維度的創(chuàng)建是通過將一部分不穩(wěn)定的屬性從相對穩(wěn)定的主維度中移除,放置到擁有自己代理鍵的新表來實現(xiàn)。
7. 遞歸層次
遞歸層次指的是某維表的實例值的層次關(guān)系,維度的遞歸層次分為有固定數(shù)量級別的均衡層次結(jié)構(gòu)和無固定數(shù)量級別的非均衡層次結(jié)構(gòu)。
由于數(shù)倉中一般不支持遞歸SQL的功能來處理這種層次結(jié)構(gòu),所以需要用到其他方式。
層次結(jié)構(gòu)扁平化,適合均衡層次結(jié)構(gòu)維度。層次橋接表,適合非均衡層次結(jié)構(gòu)維度。
8. 多值維度
多值維度指事實表的一條記錄在某維度表中有多條記錄與之對應(yīng)。
針對多值維度,常見的處理方式有三種:
降低事實表的粒度。列擴展。較為通用的方式,采用橋接表。9. 雜項維度
雜項維度是由操作型系統(tǒng)中的指示符或者標(biāo)志字段組合而成,一般不在一致性維度之列。
這些維度如果作為事實存在事實表中,則會導(dǎo)致事實表占用空間變大;如果單獨建立維表,則會出現(xiàn)許多零碎的小維表。
這時,通常的解決方案是建立雜項維度,將這些字段建立到一個維表中,在事實表中只需保存一個外鍵即可,雜項維度可以理解為將許多小維表通過行轉(zhuǎn)列的方式存儲到一張大維表中的處理方案。
10. 退化維度
指維度屬性直接存儲到事實表中的維度。
七、事實表設(shè)計
事實表中一條記錄所表達的業(yè)務(wù)細節(jié)程度稱為粒度。
1. 事實類型
作為度量業(yè)務(wù)過程的事實,有可加性、半可加性和不可加性三種類型:
可加性事實指可以按照與事實表關(guān)聯(lián)的任意維度進行匯總。
半可加事實只能按照特定維度匯總,不能對所有維度匯總。
不可加性事實完全不具備可加性,比如比例事實。對于不可加性事實可考慮分解為可加的組件來實現(xiàn)聚合。
2. 事實表類型
最常見的事實表有三種類型:事務(wù)事實表、周期快照事實表和累積快照事實表。
事務(wù)事實表用來描述業(yè)務(wù)過程,表示對應(yīng)時空上某點的度量事件,保存的是最原子的數(shù)據(jù),也稱為原子事實表。在實際使用中,一般作為明細層使用,例如下單明細、支付明細等。
周期快照事實表的一行,以具有規(guī)律性的時間間隔記錄事實。如每日庫存快照表、每日用戶余額快照表。
累積快照事實表用來表述過程開始和結(jié)束之間的關(guān)鍵步驟事件,覆蓋過程的整個生命周期,通常具有多個日期字段來記錄關(guān)鍵時間點,當(dāng)過程隨著生命周期不斷變化時,記錄也會隨著過程的變化而被修改。以事務(wù)事實表中提到的訂單例子為例,可以做一個和訂單相關(guān)的,涉及訂單下單、推單、搶單、支付等各個環(huán)節(jié)的一張訂單全生命周期快照表。
此外,還有一種無事實的事實表,單純只記錄某一動作發(fā)生,其事件的量化是非數(shù)字的,比較典型的例子是訪問點擊日志。
3. 事實表設(shè)計原則盡可能包含所有與業(yè)務(wù)過程相關(guān)的事實。只選擇與業(yè)務(wù)過程相關(guān)的事實。分解不可加性事實為可加的組件。在選擇維度和事實之前必須先聲明粒度。在同一個事實表中不能有多種不同粒度的事實。事實的單位要保持一致。對事實的null值要處理,建議用0填充。使用退化維度提高事實表的易用性。4. 事實表設(shè)計方法選擇業(yè)務(wù)過程及確認事實表類型。聲明粒度。確定維度。確定事實。冗余維度。5. 事實表
單事務(wù)事實表,針對每個業(yè)務(wù)過程設(shè)計一個事實表。這樣方便對每個業(yè)務(wù)過程進行獨立的分析研究。
多事務(wù)事實表,將不同的事實放到同一個事實表中,即同一個事實表包含不同的業(yè)務(wù)過程。
多事務(wù)事實表有兩種方法進行事實處理:
不同業(yè)務(wù)過程的事實使用不同的事實字段進行存放;如果不是不是當(dāng)前業(yè)務(wù)過程的度量,可以考慮用0值填充。不同業(yè)務(wù)過程的事實使用同一個事實字段進行存放,但增加一列作為業(yè)務(wù)過程標(biāo)簽,記錄該事務(wù)是否在當(dāng)天完成。
關(guān)于多事務(wù)事實表具體采用哪種方式進行事實處理:
在實際應(yīng)用中,當(dāng)業(yè)務(wù)過程度量比較相似、差異不打時,可以采取第二種多事務(wù)事實表的設(shè)計方式,使用同一個字段來表示度量數(shù)據(jù)。但這種方式存在一個問題,在同一個周期內(nèi)會存在多條記錄。
當(dāng)不同業(yè)務(wù)過程的度量差異較大時,可以選擇第一種多事務(wù)事實表的設(shè)計方式,將不同業(yè)務(wù)過程的度量使用不同字段冗余到表中,非當(dāng)前業(yè)務(wù)過程則置為0,這種方式存在的問題是度量字段0值會比較多。
具體使用單事務(wù)事實表還是多事務(wù)事實表,需要從以下幾點分析:
業(yè)務(wù)過程
多個業(yè)務(wù)過程是否放到同一個事實表中,首先需要分析不同業(yè)務(wù)過程之間的相似性和業(yè)務(wù)源系統(tǒng)。
比如淘寶交易的下單、支付和成功完結(jié)三個業(yè)務(wù)過程存在相似性,并且都來自于一個應(yīng)用系統(tǒng)-交易系統(tǒng),適合放到同一個事務(wù)事實表。
粒度和維度
在考慮是采用單事務(wù)表還是多事務(wù)表時,一個關(guān)鍵點是粒度和維度。
在確定好業(yè)務(wù)過程后,需要基于不同的業(yè)務(wù)過程確定粒度和維度,當(dāng)不同業(yè)務(wù)過程的粒度相同,同時擁有相似維度時,可以考慮采用多事務(wù)事實表。如果粒度不同,必定是存存儲在不同事務(wù)表中的。
事實
如果單一業(yè)務(wù)過程的事實較多,同時不同業(yè)務(wù)過程的事實又不相同,則考慮使用單事務(wù)事實表,處理更加清晰;
若使用多事務(wù)事實表,則會導(dǎo)致事實表零值或空值字段較多。
下游業(yè)務(wù)使用
單事務(wù)事實表對于下游用戶而言更容易理解,關(guān)注哪個業(yè)務(wù)過程就使用相應(yīng)的事務(wù)事實表;而多事務(wù)事實表包含多個業(yè)務(wù)過程,用戶使用時往往較為困惑。
6. 周期快照事實表
事務(wù)事實表可以很好的跟蹤一個事件,并進行度量分析。
然后,當(dāng)需要一些狀態(tài)度量時,比如賬戶余額、商品庫存、賣家累積交易額等,則需要聚集與之相關(guān)的事務(wù)才能進行識別計算,也就是周期快照事實表。
周期快照事實表在確定的間隔內(nèi)對實體的度量進行抽樣,以研究實體的度量值,而不需要聚集長期的事務(wù)歷史。
7. 累積快照事實表
對于類似于研究事件之間時間間隔的需求,事務(wù)事實表處理邏輯復(fù)雜且性能差,采用累積快照事實表可以很好解決。
快照事實表中收集到到狀態(tài)度量都是半可加到,不能根據(jù)時間維度獲得有意義到匯總結(jié)果。
數(shù)倉在進行維度建模時,對于事務(wù)事實表和快照事實表往往都是成對設(shè)計,互相補充,以滿足更多下游統(tǒng)計分析需求,特別是在事務(wù)事實表基礎(chǔ)上可以加工快照事實表。
八、其他規(guī)范
1. 層次調(diào)研約定應(yīng)用層優(yōu)先調(diào)用公共層數(shù)據(jù)。已經(jīng)存在的中間層數(shù)據(jù),不允許應(yīng)用層跨中間層從ODS層重復(fù)加工數(shù)據(jù)。中間層團隊?wèi)?yīng)該積極了解應(yīng)用層數(shù)據(jù)的建設(shè)需求,將公用的數(shù)據(jù)沉淀到公共層,為其他團隊提供數(shù)據(jù)服務(wù)。應(yīng)用層團隊也需要積極配合中間層團隊進行數(shù)據(jù)公共層建設(shè)的改造和遷移。必須避免過度使用ODS層引用和不合理的數(shù)據(jù)復(fù)制和子集合冗余。2. 命名規(guī)范
表命名規(guī)范:<層次><業(yè)務(wù)域名稱><數(shù)據(jù)域名稱><業(yè)務(wù)過程名稱|自定義表名><刷新周期+存儲策略>
字段命名規(guī)范:
3. 開發(fā)規(guī)范總原則原則上不能依賴非數(shù)據(jù)團隊節(jié)點。未獲得節(jié)點owner許可的情況下,不能擅自修改別人的節(jié)點。不能隨意變更節(jié)點owner,必須知會接收人并得到同意。

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