数据仓库的特点
数据仓库具有主题导向、集成式、相对稳定、反映历史变化等特点。相比传统的数据库,它不仅能帮助企业用户管理海量的历史信息,还能通过对数据的分析,挖掘数据的潜在价值。
主题导向
数据仓库是为决策分析提供数据的,它所涉及到的数据都是遵循一定的主题组织的。与传统数据库相比,主题导向是对数据进行更高层次的整合、归类和分析。数据仓库的每一个主题都对应着一个宏观的分析范围,例如销售、财务、人力资源等,同时它会排除于决策无用的数据。通过主题导向的方式,数据仓库可以更好地满足企业决策分析的需求,提供有针对性的数据支持,提高数据利用效率。
集成式
数据仓库的数据都是来自于外部且分散于各个操作型数据库的数据。它会按照一定的主题,将分散的数据从原有的数据库中提取出来,进行整合和分析,消除原有数据的不一致性后,再综合存储到数据仓库中。这种集成式的设计使得数据仓库能够将企业内部各个部门和系统的数据进行统一管理,避免了数据孤岛的问题,为企业级决策分析提供了一致、完整的数据支持。
相对稳定
数据仓库内数据的质量是相对稳定的。数据仓库内的信息主要为决策和分析时使用,一般仅会进行数据查询的操作。所以海量数据在进入库中后,除了定期的提取、加载和查询外,很少进行修改和删除等操作,极大程度地保证了数据的稳定性。这种稳定性使得数据仓库中的数据可以长期保存,为企业提供历史数据分析的基础,同时也确保了数据分析结果的可靠性。
反映历史变化
数据仓库中的数据一般会包含很多历史信息,这些历史信息记录着从单位时间点到某一具体时间的阶段内的所有既往信息。通过这些信息,我们可以总结出企业在发展过程中遇到的问题,并预测未来发展趋势和方向。数据仓库的这一特性使其成为企业进行历史数据分析和趋势预测的重要工具,为企业制定长期发展战略提供了数据支持。
亚马逊云科技 Amazon Redshift 的优势
亚马逊云科技 Amazon Redshift 是一种运行速度快、使用广泛、兼容性强的全托管型云数据仓库解决方案。作为一种数据仓库服务,它具有以下优势:
高性能
采用了多种创新技术进行优化,如列式存储、数据压缩、查询优化等,以保证对所有资源的高效利用和运行效率,为用户提供快速的数据分析能力。
低成本
与传统数据仓库解决方案相比,Amazon Redshift 的成本仅为后者的十分之一,帮助用户大幅降低数据仓库的运营成本。
全托管服务
作为一种全托管的云服务,Amazon Redshift 免去了用户管理基础设施的麻烦,用户可以专注于数据分析本身。
智能集成
与现有的商业智能工具无缝集成,用户可以使用熟悉的工具对数据进行分析,无需进行额外的培训。
自动备份与恢复
提供自动化的备份和快速恢复功能,确保数据安全。
安全性
用户可以自行设置防火墙规则并审核各种操作,保证数据仓库的安全性。
高兼容性
与主流 SQL 兼容,支持 JDBC / ODBC 连接,可轻松迁移现有数据。
综上所述,Amazon Redshift 作为一种高性能、低成本、全托管的云数据仓库服务,为用户提供了经济高效的数据分析解决方案。
数据仓库的组成
数据仓库是集数据获得、数据提取、数据存储、数据访问为一体的数据的动态集成过程。将信息整合、重组再及时提供给用户,才是数据仓库的主要目的。它主要由元数据、提取工具、数据库、访问工具和数据集市五部分组成。
数据库
数据仓库中的数据库是数据仓库的核心组成部分,主要负责外部数据的存储以及管理。相较于传统的数据库,数据仓库数据库不仅拥有更广泛的信息来源,还能够支持海量信息的快速检索。数据仓库数据库通常分为三个步骤进行数据处理:
数据抽取
从各种外部数据源中提取所需数据
数据转换
对抽取的数据进行清洗、转换和集成,使其符合数据仓库的标准
数据装载
将转换后的数据加载到数据仓库数据库中,供后续分析和查询使用
提取工具
首先要将数据从分散的数据库中提取出来,才能整合、存储在数据仓库中,这里就需要数据提取工具。数据提取工具需要具备对不同数据库的访问能力,例如生成 COBOL 程序、MVS 作业控制语言、UNIX 脚本和 SQL 语句等。这些工具可以从各种异构数据源中提取数据,包括关系数据库、平面文件、XML 文件等。数据提取工具通常支持增量提取、全量提取和变化数据捕获等多种提取模式,以满足不同的数据集成需求。
数据集市
数据集市是服务器为了某种特定的目的或需求,将数据从数据仓库中提取出来的小型数据集合,又叫部门数据。数据集市通常面向特定的业务领域或部门,包含了该领域或部门所需的数据子集。在使用数据仓库的过程中,可以先从一个数据集市着手构建,之后再将多个数据集市合并成一个完整的数据仓库。数据集市可以缩短数据仓库的构建周期,并为最终用户提供更快的响应时间。
元数据
数据仓库也保存形成和构建数据仓库所用方法的元数据。元数据是描述数据的数据,包括数据的结构、含义、来源、质量等信息。一般分为技术元数据和商业元数据两种:
技术元数据
研发和管理人员使用的有关数据来源、转换、存储、更新时的基础数据
商业元数据
企业用户与业务相关的数据,如数据的业务定义、规则和约束等
元数据对于数据仓库的设计、构建和维护至关重要,可以提高数据的可理解性和可管理性。
访问工具
访问工具是用户在访问数据仓库时,提供数据信息所使用的手段。其中包括:
研发应用工具
用于开发数据仓库应用程序的工具
数据检索工具
用于查询和检索数据仓库中的数据
报表填写工具
用于生成各种报表和分析报告
数据信息管理工具
用于管理和维护数据仓库中的数据
在线数据分析(OLAP)工具
用于多维度分析和数据挖掘
数据挖掘工具
用于从数据中发现隐藏的模式和关系
数据库与数据仓库的区别
数据库与数据仓库是两种不同的数据存储和管理系统,它们在设计目的、数据类型、建模方式和用途上存在显著区别:
设计目的
- 数据库是面向业务应用设计的,旨在支持日常业务运营和事务处理
- 数据仓库则是面向主题设计的,主要用于数据分析、挖掘、管理和决策支持
数据类型
- 数据库通常存储在线事务处理(OLTP)数据,即当前业务运营所需的实时数据
- 数据仓库存储的是历史数据,即长期积累的数据,用于分析和发现趋势
建模方式
- 数据库为了避免数据冗余,通常采用符合范式的规范化建模方式
- 数据仓库允许合理的数据冗余,采用反范式的维度建模方式,以优化查询性能
主要用途
- 数据库的主要用途是捕获和存储数据,支持日常业务运营
- 数据仓库的主要用途是分析数据,支持商业智能(BI)和决策支持系统(DSS)
数据处理
- 数据库侧重于高效的事务处理,如插入、更新、删除等操作
- 数据仓库侧重于复杂的分析查询,如联机分析处理(OLAP)等操作
总的来说,数据库和数据仓库在设计理念、数据特征、建模方式和应用场景上存在本质区别,它们是两种互补的数据管理系统,共同支持企业的运营和决策需求。
数据仓库的类型
数据仓库可以根据其复杂程度和集成程度分为不同类型。以下是几种主要的数据仓库类型:
离线运营数据仓库
这种数据仓库通常按日、周或月的周期从运营系统中更新数据,数据存储在一个集成的面向报告的数据库中。
离线数据仓库
这种数据仓库也是定期从运营系统中更新数据,但数据存储在一种旨在促进报告的数据结构中。
实时数据仓库
这种数据仓库代表了真正的实时数据仓库,其中仓库中的数据会随着对源数据执行的每一次事务而更新。
集成数据仓库
这种数据仓库从业务的不同领域汇集数据,因此用户可以跨其他系统查找所需信息。
数据集市
除了上述几种主要类型外,还有数据集市的概念。数据集市是一种更简单的数据仓库形式,专注于单一主题领域。此外,还需要区分 OLTP(运营)和 OLAP(分析)数据库的区别。
如何设计和构建数据仓库
数据仓库的设计和构建是一个多步骤的过程。下面将从几个方面详细阐述如何设计和构建数据仓库。
数据提取和转换
首先需要从各种运营系统和遗留系统中提取数据,如客户关系管理系统和企业资源计划系统,并将其合并到中央数据仓库中。然后对这些数据进行转换和集成,以确保数据质量和一致性,通常会先通过操作数据存储,再加载到数据仓库中。
数据仓库架构
数据仓库通常采用中心辐射式架构,数据仓库作为中央枢纽,各个业务流程或部门的数据集市作为辐射支线。数据仓库可以使用规范化方法设计,将数据划分为多个表;也可以使用维度建模方法,将数据组织为事实表和维度表。
ETL/ELT 流程
构建数据仓库系统主要使用两种方法:提取-转换-加载(ETL)和提取-加载-转换(ELT)。数据仓库还需要开发适当的元数据,以定义数据元素及其相互关系。
迭代优化
构建数据仓库是一个迭代过程,需要根据组织需求在多个阶段不断修改和完善。数据仓库架构的主要组成部分是正确功能所需的硬件、软件和数据资源。
数据组织和存储
在数据仓库内部,数据被组织到多个数据库中,每个数据库包含表和列。表被组织到模式(schema)中,可视为文件夹。数据被摄取时,会存储在由模式描述的各种表中。查询工具使用模式来确定要访问和分析的数据表。经常访问的数据存储在快速存储(如 SSD)中,不常访问的数据存储在廉价对象存储(如 Amazon S3)中,以优化查询速度。
数据集市
数据仓库从应用程序、文件和数据库等不同来源收集信息,并使用 ETL(提取、转换、加载)工具处理数据,为分析做准备。这使得数据仓库可以作为可信赖的"单一数据源",供用户进行报告和分析。
数据仓库面临的挑战
数据仓库面临着多重挑战,需要企业高度重视并采取有效措施来应对。
数据集成的困难
数据仓库需要将来自多个不同源系统的数据集成到单一的数据库和数据模型中,这在技术层面存在很大挑战。不同平台之间的数据格式、结构等存在兼容性问题,给数据集成带来了困难。此外,即使源事务系统未保留数据历史,数据仓库也需要维护数据历史,增加了管理复杂度。
数据安全隐患
随着物联网(IoT)设备的兴起,数据安全成为数据仓库面临的一大挑战。IoT 设备可能引入新的数据安全风险,企业需要采取有效措施加强数据安全防护。此外,数据孤岛的存在,尤其是在 IoT 设备实施过程中,由于存储方式的差异,如果没有遵循自主性、透明性和互操作性原则,也会给数据集成带来困难。
存储和能耗压力
数据仓库需要存储大量数据,尤其是在 IoT 时代,海量设备产生的数据给存储带来了巨大压力。同时,存储和处理这些数据需要消耗大量能源,能源消耗成本也是数据仓库面临的一大挑战。
规模和性能挑战
随着数据量的指数级增长,数据管理软件需要具备高效的性能,以满足组织对大规模数据处理的需求,这对数据仓库的规模和性能提出了更高要求。
需求变化的应对
合规性法规和客户/业务需求在不断变化,组织需要持续评估其数据管理基础设施,以适应这些变化带来的新挑战。数据仓库需要具备足够的灵活性和扩展性,以应对不断变化的需求。
人员培训和认知
在实施新的数据管理策略和系统时,让员工接受培训并达成共识也是一个重大挑战。数据仓库需要确保员工具备必要的技能和知识,以高效利用新系统。
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