大数据架构的工作原理是什么

大数据架构的工作原理主要涉及以下几个方面:

大数据架构的工作原理是什么_分布式并行架构

分布式并行架构

大数据架构通常采用分布式并行架构,将数据分散存储在多个服务器上。这种并行执行环境可以显著提高数据处理速度。数据被无缝集成至基于开源框架的并行数据库管理系统中。该框架旨在通过使用前端应用程序服务器,使处理能力对最终用户而言变得完全透明。

大数据架构的工作原理是什么_数据湖架构

数据湖架构

数据湖架构允许组织将重点从集中控制转移到共享模型,实现将数据快速分类到数据湖中,减少数据整合与准备的时间和成本开销。

大数据架构的工作原理是什么_存储架构偏好

存储架构偏好

大数据分析过程通常更偏好直接附加存储 (DAS) 而非共享存储架构,因为后者被认为相对较慢、复杂且昂贵。大数据分析系统追求系统性能、商用基础设施和低成本。

大数据架构的工作原理是什么_实时信息交付

实时信息交付

实时或准实时信息交付是大数据分析的一个重要特征。


大数据架构有哪些优势

大数据架构为组织带来了诸多优势。以下是一些主要优势:

大数据架构有哪些优势_提高数据处理速度

提高数据处理速度

大数据架构采用分布式并行架构,将数据分散存储在多个服务器上,从而大幅提高了数据处理速度。传统的关系型数据库管理系统 (RDBMS) 在处理高速大容量的半结构化和非结构化数据时往往显得力不从心,难以充分满足高效处理的需求。

大数据架构有哪些优势_降低数据整合与准备的时间和成本开销

降低数据整合与准备的时间和成本开销

数据湖模型使得数据可以快速分类,从而减少了数据整合与准备的时间和成本开销。大数据架构能够高效处理来自社交媒体、日志文件和传感器等各种来源的海量数据。

大数据架构有哪些优势_提高决策质量

提高决策质量

大数据分析为医疗、就业、经济生产力、犯罪、安全和自然灾害管理等关键领域提供了高性价比的决策改进机会。组织可以从大数据中发现隐藏的见解,从而做出更明智的决策。

大数据架构有哪些优势_支持多种数据类型

支持多种数据类型

大数据架构能够收集、存储和分析更大、更多样化的数据集,包括结构化、非结构化和半结构化数据。这使得组织能够利用新的见解,抓住新的机遇。

大数据架构有哪些优势_降低成本,提高效率

降低成本,提高效率

通过将现有的重型工作负载迁移到大数据技术上,以及部署新的应用程序来利用大数据分析的见解,组织可以降低成本,提高运营效率。


如何搭建大数据架构

搭建大数据架构是一个复杂的过程,需要考虑多个关键组件和步骤。下面将从几个方面进行阐述:

01

分布式并行架构

大数据架构通常采用分布式并行架构,将数据分散存储在多个服务器上。这种架构将数据插入并行数据库管理系统,实现 MapReduce 和 Hadoop 框架的使用。该框架旨在通过使用前端应用程序服务器,使处理能力对最终用户透明。

02

数据湖

数据湖是大数据架构的另一个关键组件,它允许组织将重点从集中控制转移到共享模型,以响应信息管理的变化动态。这使得数据能够快速分类进入数据湖,极大地缩短了数据处理与准备的时间周期,进而降低了整体的成本开销。

03

数据分析技术

大数据架构通常利用 A/B 测试、机器学习和自然语言处理等技术来分析数据。它们还利用商业智能、云计算、数据库等大数据技术,以及数据可视化工具。

04

数据管理和治理

建立数据架构和数据模型是搭建大数据架构的第一步,包括描述组织的数据资产并为创建和管理数据流提供蓝图。数据管理计划应包括运营数据库、数据湖、数据仓库和服务器等技术细节。此外,还需要制定数据治理政策和程序,以管理数据安全性、完整性和负责任的数据利用。

05

数据集成、存储和分析

大数据架构需要解决数据集成、存储和分析的核心功能。这包括以不同速度摄取各种结构化、非结构化和半结构化数据,将数据存储在安全可扩展的存储库中,然后处理和分析数据以发现见解。

06

数据消费和可视化

最后,架构应该支持通过自助商业智能和数据可视化工具来消费和可视化分析数据。这允许利益相关者轻松探索数据集并获得可操作的见解。


大数据架构有哪些应用场景

大数据架构在当今数字化时代有着广泛的应用场景。以下是一些主要的应用领域:

分布式并行处理

大数据架构采用分布式并行架构,将数据分散存储在多个服务器上,可显著提高数据处理速度。这种架构通过前端应用服务器将数据插入实现 MapReduce 和 Hadoop 框架的并行数据库管理系统,使处理能力对最终用户透明。

数据湖

数据湖允许组织从集中控制转向共享模式,以更好地响应不断变化的信息管理动态。数据湖能够快速隔离数据,减少数据整合与准备的时间和成本开销。

大数据分析

大数据架构支持诸如 A/B 测试、机器学习和自然语言处理等数据分析技术。它利用商业智能、云计算、数据库等大数据技术,以及图表和图形等数据可视化工具。

流数据处理

在持续生成新的动态数据的场景中,如收集系统日志和对业务及客户活动数据进行实时分析,流数据处理尤为有益。

描述性、预测性和规范性分析

大数据分析可用于描述性、预测性和规范性目的,帮助用户了解发生了什么、估计未来事件的概率,并获得具体建议。


大数据架构的组成部分

大数据架构是一种分布式并行架构,主要由以下几个关键组成部分构成:

分布式并行处理框架

大数据架构通过将数据分布在多个服务器上,利用并行 DBMS 实现 MapReduce 和 Hadoop 框架,从而大幅提高数据处理速度,使处理能力对最终用户透明。

大数据分析技术

大数据分析依赖于 A/B 测试、机器学习、自然语言处理等技术,以及商业智能、云计算和数据库等技术。可视化工具如图表也常用于显示和分析大数据。

数据治理

数据治理包括组织为管理数据安全性、完整性和负责任的数据利用而实施的政策和程序。它定义了数据管理策略,并确定谁可以访问哪些数据。

数据湖

数据湖是大数据架构的另一重要组成部分。它允许组织将重点从集中控制转移到共享模型,以响应信息管理的变化动态。这样可以快速将数据分类到数据湖中,从而减少数据整合与准备的时间和成本开销。

数据架构和建模

数据架构描述了组织的数据资产,为创建和管理数据流提供了蓝图,包括运营数据库、数据湖、数据仓库和服务器等技术细节。数据建模则是创建概念和逻辑数据模型的过程,可视化不同数据类型之间的工作流和关系。


大数据架构的类型

大数据架构通常由几个关键组件组成,可以分为以下几种类型:

01

分布式并行架构

分布式并行架构将数据分布在多个服务器上,支持并行执行环境,大大提高了数据处理速度。这种架构通过前端应用服务器将数据插入并行 DBMS,实现了相关框架,使处理能力对最终用户透明。

03

大规模并行处理关系数据库

一些大规模并行处理 (MPP) 关系数据库能够存储和管理PB级数据,具有加载、监控、备份和优化大型数据表使用的内在能力。此外,某些计划旨在发现海量数据集的基本结构。

02

数据湖架构

数据湖架构允许组织将重点从集中控制转移到共享模型,能够快速将数据分类到数据湖中,减少了数据整合与准备的时间和成本开销。

04

直连存储架构

与共享存储架构(如 SAN 和 NAS)相比,大数据分析从业者通常更倾向于使用直连存储 (DAS),因为后者被认为相对较慢、复杂且昂贵,这与追求性能、商用基础设施和低成本的大数据分析系统的需求不符。


大数据架构面临的挑战

大数据架构面临着诸多挑战,需要企业高度重视并采取相应措施。

人才和组织挑战

大数据架构需要特殊的技能组合,包括 Hadoop 和高级分析等专业知识。组织内部也可能存在权力斗争,比如在扩展大数据项目或实施更严格的标准和治理时,会出现所有权和控制权之争。

基础设施和数据管理挑战

随着大数据采用的不断推进,组织需要解决基础设施、数据管理、治理和分析方面的差距。这包括获取处理大数据所需的计算能力和存储空间,以应对大数据的量、多样性和速度。

数据集成和质量挑战

跨异构数据源(包括大数据和非大数据)的集成,给后勤和分析带来了巨大挑战。人们还担忧大数据样本的代表性问题,以及其可能产生的偏差风险。

其他挑战

有时大数据只是被当作一个"流行语"和"模糊术语",一些知名应用的失败就是例证。大量数据的存在也可能让用户"迷失在数字之中",得出缺乏客观性的结论。


大数据架构的发展历程

大数据架构的发展历程可以概括为以下几个阶段:

大数据架构的发展历程_大数据特征的提出

大数据特征的提出

大数据的特征最初由一家科技公司提出,包括数据量、数据传输速度、数据种类、数据价值和数据真实性。大数据技术的战略意义不仅在于掌握海量数据,更重要的是通过处理提高数据的"加工能力"和"附加值"。

大数据架构的发展历程_分布式并行处理架构

分布式并行处理架构

为了处理海量数据,大数据架构采用了分布式并行处理的方式,如一种分布式计算框架。同时提出了"数据湖"的概念,用于快速分类和处理数据。

大数据架构的发展历程_大规模语言模型的兴起

大规模语言模型的兴起

2017 年提出的一种新型神经网络架构在大规模语言模型 (LLM) 中得到广泛应用,推动了人工智能的发展。2022-2023 年,一些大规模 LLM 的公开发布,标志着人工智能进入了一个新的时代,展现出类似人类的推理、认知、注意力和创造力等特征。

大数据架构的发展历程_大数据分析技术的进步

大数据分析技术的进步

随着大数据架构的发展,分析大数据的技术也在不断进步,如 A/B 测试、机器学习和自然语言处理等。这些技术有助于从海量数据中提取有价值的信息和见解。


大数据架构与传统架构的区别

大数据架构与传统架构存在显著区别,主要体现在以下几个方面:

01

数据处理能力

大数据架构旨在处理海量、多样、高速的非结构化数据集,采用分布式并行架构将数据分散到多个服务器上,利用开源框架实现更快的数据处理速度。相比之下,传统架构如关系数据库管理系统 (RDBMS) 主要针对结构化数据进行高效处理,但在处理半结构化和非结构化数据时面临挑战,难以满足大数据时代的需求。

02

存储架构

大数据架构倾向于使用直连存储 (Direct-Attached Storage) 而非共享存储架构,前者可提供更佳的系统性能、更低成本和更简单的基础架构。这对于实现大数据分析所需的实时或准实时信息交付至关重要。而传统架构则更多采用共享存储方案。

03

基础设施

大数据架构广泛利用云计算,组织可从云服务商租赁或租用计算资源,而非购买和管理物理基础架构。相比之下,传统 IT 基础架构通常需要组织自行拥有和维护所有 IT 资源及数据存储。

04

数据处理重点

大数据架构专注于数据处理和分析,采用数据湖存储非结构化和半结构化数据,并使用开源分布式处理框架进行大数据批处理。而传统基础架构则更多针对结构化、事务性数据处理进行优化。


大数据架构的设计原则是什么

大数据架构的设计原则主要包括以下几个方面:

分布式并行架构

分布式并行架构是大数据架构的核心设计原则。它将数据分布在多个服务器上,利用并行处理大大提高了数据处理速度。这种架构通常采用并行数据库管理系统,无缝集成了 MapReduce 和 Hadoop 等框架,使得处理能力对最终用户而言变得透明起来。

数据分析技术

大数据架构还利用了诸如 A/B 测试、机器学习、自然语言处理等数据分析技术,以及商业智能、云计算、数据库等大数据技术。多维大数据还可以表示为 OLAP 数据立方体或张量。

数据湖

数据湖是另一个重要设计原则,它允许组织将重点从集中控制转移到共享模型,以响应信息管理的变化动态。这种设计能够快速将数据分类到数据湖中,从而减少了数据整合与准备的时间和成本开销。

大数据特性

大数据架构的设计还体现了大数据的关键特性,如海量、多样性、高速度、可变性以及详尽性、细粒度、关联性和可扩展性等。这些特性驱动了对新形式的数据集成和处理的需求,以便从多样、复杂和海量的数据集中发现洞见。


大数据架构的实现方法是什么

01

分布式并行架构

为解决大数据带来的挑战,分布式并行架构是一种实现方法。该架构将数据分布在多个服务器上,并行执行环境可显著提高数据处理速度。该架构将数据插入并行 DBMS 中,实现 MapReduce 和 Hadoop 框架的使用。该框架旨在通过使用前端应用程序服务器,使处理能力对最终用户透明。

03

流数据架构

实现流数据架构需要存储层和处理层。存储层必须支持记录排序和强一致性,以实现对大型数据流的快速、廉价和可重放的读写。处理层负责从存储层消费数据、对该数据运行计算,然后通知存储层删除不再需要的数据。

02

数据湖方法

数据湖方法允许组织将重点从集中控制转移到共享模型,这可以减少响应信息管理变化动态所需的时间和成本开销。该方法涉及数据集成、数据存储和数据分析等关键步骤。这包括创建描述组织数据资产并为管理数据流提供蓝图的数据架构,以及数据建模以可视化不同数据类型之间的工作流和关系。

04

数据治理

数据治理政策和程序是实现大数据架构的关键组成部分,用于管理数据安全性、完整性和负责任的数据利用。它们确保数据质量、可访问性、一致性和可靠性,并支持数据生命周期管理。


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