[精选]数据中心相关技术与应用.pptx
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1、数据中心相关技术与2013-12-02目录MPPMPP数据库在数据中心的应用数据库在数据中心的应用企业级数据中心定义企业级数据中心定义数据中心中的大数据数据中心中的大数据数据中心数据中心BI BI技术选型描述技术选型描述HadoopHadoop在数据中心的应用在数据中心的应用数据中心数据中心ESBESB技术研究技术研究大数据技术与传统数据中心的集成大数据技术与传统数据中心的集成传统的数据仓库的架构数据源抽取、转换、加载业务数据集市企业数据仓库ETL元数据前端分析展现工具查询工具、应用新一代数据中心定义p企业数据中心是指建立在数据仓库与数据仓库之上的决策分析应用,应包括数据源、数据ETL、ODS
2、数据库、数据仓库、数据集市、商务智能应用、数据管理等功能。p数据中心应该具备常见数据的处理与管理能力,具备对结构化、半结构化、非结构化等数据的处理能力,同时支持RDB、MPP、NoSQL,同时具备数据的通用管理能力,以数据为中心进行平台建设。p数据中心数据平台在接口层要丰富又简单,可以提供各种应用所需接口,最大程度匹配已有接口,对应用对应用改动需求力求最低。改动需求力求最低。p一个合理的数据平台,不能等同于Hadoop或者其他某项单一技术建设;整体数据中心的建设,从数据采集层、存储层、应用层都有完整的解决方案,同时具备平台运维管理、接口管理、数据管理功能;p数据中心数据管理能力至少应包含:1.
3、元数据管理,2.数据质量管理,3.数据安全管理,4.数据可视化管理,5.数据生命周期管理。p数据平台必须针对数据提供完整方案,同时兼顾应用接口、其他平台接入,系统管理、系统调度等功能。p任何一种单一技术都难以适应数据中心数据采集、存储、处理和对外效劳的需求,多种技术并存才多种技术并存才是开展是开展趋势趋势。RDB、MPP、Hadoop采集处理层数据抽取/加载/检查ETL调度数据交互、转换数据映射数据层数据存储数据聚合服务数据处理服务数据查询服务事件通知服务信息子层KPI报表统一视图知识库接口层服务管理资料类数据服务指标类数据服务配置类数据服务清单累数据服务日志类数据服务OPEN API数据管理
4、功能数据生命周期管理数据可视化管理数据质量管理采集层数据质量管理数据质量规则、知识库数据质量稽核指标运维数据安全管理4A认证隐私信息保护权限管控、审计追踪元数据管理元数据获取管理元数据存储与模型管理元数据分析、展现、服务技术、业务元数据管理ODW-RDBODW-MPP分布式文件系统分布式关系数据库分布式计算数据分发同步处理用户管理权限管理备份与恢复日志管理设备监控指标资源池指标数据库指标分布式系统指标指标汇总存储管理资源池管理设备管理作业调度管理事件自动化规则配置执行引擎性能预警调度异常控制北向接口管理数据采集接口管理数据共享配置通用接口配置平台管理功能数据服务功能综合分析系统A+ABIS应用
5、无线网优综合监控系统信令监测系统日志上层应用其他应用新一代数据中心功能视图数据中心整体功能视图可以分为数据效劳功能模块、平台管理功能模块,数据管理功能模块,共同数据中心的应用。采集处理层数据抽取/加载/检查ETL调度数据交互、转换数据映射数据层数据存储数据聚合效劳数据处理效劳数据查询效劳数据集市、OLAP接口层效劳管理资料类数据效劳指标类数据效劳配置类数据效劳清单累数据效劳日志类数据效劳OPEN API数据管理功能数据生命周期管理数据可视化管理数据质量管理采集层数据质量管理数据质量规则、知识库数据质量稽核指标运维数据安全管理4A认证隐私信息保护权限管控、审计追踪元数据管理元数据获取管理元数据存
6、储与模型管理元数据分析、展现、效劳技术、业务元数据管理DW-RDBDW-MPP分布式文件系统非关系数据库分布式计算数据分发同步处理数据效劳功能用户管理权限管理备份与恢复日志管理设备监控指标资源池指标数据库指标分布式系统指标指标汇总存储管理资源池管理设备管理作业调度管理事件自动化规则配置执行引擎性能预警调度异常控制北向接口管理数据采集接口管理数据共享配置通用接口配置平台管理功能应用展示层企业数据中心元数据获取采集层数据质量定义、稽核存储库模型定义采集数据分发目录MPPMPP数据库在数据中心的应用数据库在数据中心的应用企业级数据中心定义企业级数据中心定义数据中心中的大数据数据中心中的大数据数据中心
7、数据中心BI BI技术选型描述技术选型描述HadoopHadoop在数据中心的应用在数据中心的应用数据中心数据中心ESBESB技术研究技术研究大数据技术与传统数据中心的集成大数据技术与传统数据中心的集成数据中心引入大数据的意义与原则n随着半结构化、非结构化数据、互联网数据等新型数据源的引入以及分析需求对分析深度和广度的增加,以移动运营商行业为例,越来越需要大数据。主要包括如下:1、数据规模方面:GPRS流量话单的条数和数据量已经超过了语音详单,而位置信令、Gn信令、客服语音、互联网外部数据等规模更大,且还处在不断增长的趋势。2、数据类型方面:逐步从OLTP系统中获得的结构化数据,过渡到结构化数
8、据和互联网网页、上网日志等非结构化数据和半结构化数据共存。3、对数据的使用方面:不仅有批量的数据加工和前台界面的访问,临时统计、数据挖掘等访问需求也逐步增多。对历史明细数据的访问增多。对数据访问的及时性增强。随着数据中心越来越具备大数据平台的特征,利用传统的单一数据仓库技术就难以满足高效低成本的需求,需要引入相应的大数据技术。n新技术的引入不能影响原有的使用感知,需要按照分阶段逐步引入的方式。可以参考如下的几个引入原则:1、先增量后存量。现有的数据处理系统引入大数据处理技术,面临着模型改造、流程改造等一系列的问题,可以首先在新上线应用引入大数据处理技术。2、先边缘后核心。对于原有功能的迁移,可
9、以先迁移非关键的应用。这些应用不涉及到关键生产任务,可以忍受数据处理延迟和故障修复时间较高等可能出现的风险。3、先简单后复杂。数据处理逻辑较简单的应用也可以首先尝试引入大数据处理技术,降低实施的复杂度,积累运维经验。通过在大数据处理技术的规划、实施及运维过程中积累经验及教训,不断提升和完善大数据技术的应用水平,逐步拓展大数据技术应用领域。大数据在数据中心的应用场景n大数据技术可以应用在以下场景包括但不限于:1、原数据仓库底层结构化数据处理ETL或ELT。底层结构化数据处理计算任务重但复杂性不高,不涉及多表关联,适合引入大数据技术实现高效低成本。例如:对运营商的清单语音详单、GPRS清单、WLA
10、N清单等的清洗、转换、汇总等。2、半结构和非结构数据处理与分析。例如对上网日志、网络信令、客服语音等数据的处理和分析,这些数据难以利用传统数据仓库技术进行处理和分析。3、数据集市。地数据集市应用较为独立,且对可靠性的要求并不是十分严格,适合作为引入大数据技术形成资源池,以移动运营商为例,可实现各地市、各部门数据集市的云化、池化和虚拟化,最终实现资源动态调配,到达高效低成本。4、数据仓库数据分级存储。对低价值的细节数据以及长周期的历史数据冷数据访问频率较低,也能容忍相对较长的响应时间,可以存储在成本更低的平台上。5、数据挖掘。某些数据挖掘设计长周期的数据,计算时间很长数天,占用很多数据仓库资源。
11、还有一些数据挖掘算法超出了关系代数计算范畴,需要抽取数据到独立的计算平台例如SAS统计分析系统中进行计算。这些数据挖掘任务可以迁移到大数据平台之上进行计算。例如交往圈的计算,因其仅涉及单一数据,但数据量非常大,且需要屡次迭代计算。6、对外查询。数据中心不仅仅是数据处理,也需要将数据处理的结果对外提供查询,而这些查询一局部是海量的OLAP性质的查询,另外还有一局部OLTP性质的查询,即数量众多但每次查询量较少的。比方数据中心前端库、与生产系统互动的数据库以及提供流量详单查询的数据库。这些查询任务不能很好地运行在OLAP类数据库之上,可以迁移到大数据平台上。针对这些应用场景,可以看到,主要需要引入
12、的是Hadoop和MPP技术,然后逐步考虑NoSQL、流计算和内存计算等技术的引入。Hadoop技术与MPP技术的比较Hadoop 在处理非结构数据和半结构数据上具备优势,尤其适合海量数据批处理等应用需求。当然随着Hadoop技术的成熟,基于Hadoop的即席查询技术也逐渐崭露头角。比方仿照Dremel的开源工程Apache Drill以及Cloudera Impala。MPP适合替代现有关系数据结构下的大数据处理,具有较高的效率,但其在大规模集群超过100个节点下的可用性还有待试点证实。MPP数据库场景下经常需要扫描大量的数据,所以对磁盘存储系统的数据库场景下经常需要扫描大量的数据,所以对磁
13、盘存储系统的I/O性能要求非性能要求非常高,在测试和日常运行中,常高,在测试和日常运行中,I/O多大情况下是瓶颈,这点与多大情况下是瓶颈,这点与Hadoop平台可以明显区平台可以明显区分开来分开来。目录MPPMPP数据库在数据中心的应用数据库在数据中心的应用企业级数据中心定义企业级数据中心定义数据中心中的大数据数据中心中的大数据数据中心数据中心BI BI技术规划技术规划选型选型HadoopHadoop在数据中心的应用在数据中心的应用数据中心数据中心ESBESB技术技术研究研究大数据技术与传统数据中心的集成大数据技术与传统数据中心的集成MPP数据库在数据中心的应用场景MPP数据库适合结构化数据的
14、深度分析、复杂查询以及多变的自助分析类应用。它提供了统一的标准访问接口SQL,而无需像Hadoop一样需要定制开发。MPP数据库一般构建在X86平台上,并使用本地盘而不用阵列,而且产品众多,因为可以降低拥有成本。MPP数据库产品在数据中心中可以用于以下场景包括但不限于:n数据集市:数据集市定位于以企业数据仓库数据为基础,结合其他相关数据,支撑特定业务场景或者业务部门需求的IT平台。目前运营商数据中心中已经存在地市数据集市和部门数据集市。随着新业务平台分析需求的出现、不同分析特征的需求的出现,还有一些分析需求可以通过数据集市的方式进行承载,比方深度分析Advanced Analysis和自助分析
15、Self-Service Analysis。n数据分级存储历史库或者明细库:数据中心中数据存储周期分为在线数据、近线数据、归档数据。目前在线数据及近线数据存放在数据仓库,归档数据使用磁带库存放。带来的问题是在线数据中不常访问的数据占据数据仓库珍贵的资源,针对归档数据的数据分析需求增加,而数据从磁带库恢复的时间无法满足需求。数据中心数据仓库的数据在完成近期数据支撑任务后,转移到历史库中进行长周期存储,支持后续数据访问和长周期数据分析需求,同时可作为核心数据仓库的备份,提升整体架构及数据的高可用性。MPP架构基于x86平台构建,可高效低成本的实现历史库的建设需求。nETL:通过将数据的关联汇总卸载
16、到MPP数据库上,可降低数据仓库的负载,提高数据关联汇总的性能,同时可以满足后续数据量增长情况下的平滑扩容的需求。这局部的计算任务可以定位于数据仓库外的复杂数据加工、数据汇总任务,其源数据可以来自业务系统,也可以来自ETL专业ETL工具或者Hadoop清洗、转换后的话单或者经过ETL轻度汇总过的数据。其结果数据导入到基础数据仓库中供上层应用访问。MPP平台选型建议当前构建在X86平台上的新型MPP数据库产品众多,Garnter每年会发布一版数据仓库魔力象限可以供参考。在大陆地区可以获得技术支持的MPP产品及其特性如下包括但不限于:不同架构的数据仓库各有优缺点。比方带主控节点Master的数据库
17、会存在单点故障,但各节点分工明确;无主控节点的数据库不存在单点故障,但可能某各节点承担的任务不平均。行存储装载数据快、压缩率低、查询速度稍慢;列存储装载数据满、压缩率高、查询速度快,但局部产品的列存储方式无法支持更新、删除数据。硬件平台的选型参考各厂家的指导文档。MPP数据分布规划得益于ShareNothing的架构,MPP数据库的所有表都是分布式存储的,所以在创立表时都需要指定分布键,分布键可以是单一字段,也可以是复合字段,然后通过Hash方式去分布。合理的分布合理的分布键设计可以使得大局部的表关联操作在键设计可以使得大局部的表关联操作在一个节点内完成,不需要跨节点进行数一个节点内完成,不需
18、要跨节点进行数据交互,这是据交互,这是MPP数据库产品按行数据库产品按行Hash分布与分布与Hadoop选择按照块随选择按照块随机分布的根本差异机分布的根本差异。注意:在某个节点发生故障无法为整个MPP数据库集群提供效劳的情况下,数据库会自动切换到副本机制,利用副本所在的效劳器来提供效劳。但是副本所在的效劳器本身就要承担自己正常的工作任务,这样一来相当于负荷加重了一倍。所以故障情况下虽然整个数据库集群可用,但是理论上的性能将下降到原来的一半,而不是按照退但是理论上的性能将下降到原来的一半,而不是按照退服节点比例的性能下降服节点比例的性能下降。目录MPPMPP数据库在数据中心的应用数据库在数据中
19、心的应用企业级数据中心定义企业级数据中心定义数据中心中的大数据数据中心中的大数据数据中心数据中心BI BI技术选型描述技术选型描述HadoopHadoop在数据中心的应用在数据中心的应用数据中心数据中心ESBESB技术研究技术研究大数据技术与传统数据中心的集成大数据技术与传统数据中心的集成Hadoop在数据中心的应用场景分析场景为什么采用Hadoop采用的组件ETL1、降低原始数据存储压力2、降低数据仓库处理压力3、降低存储和处理成本Hive/MR/Pig清单查询1、快速响应海量数据查询2、降低查询成本HBase机器学习和数据挖掘1、降低海量数据挖掘成本2、缩短计算时间3、实现更加灵活的算法m
20、ahout/R/MR冷数据存储1.降低冷数据存储成本2.降低冷数据查询成本Hive Over HDFSHadoop在数据中心的应用场景-ETLHadoop平台负责从接口机采集数据入HDFS分布式文件系统,并进行清洗、关联、转换、汇总、逻辑增强等,实现原始数据、明细数据和汇总数据的处理加工工作。具体实现上可以采用Hive或Pig用脚本来实现数据处理,也可以编写Java或其他语言的程序用到Hadoop流的功能,直接利用MapReduce框架来进行处理。Hadoop在数据中心的应用场景-详单查询Oracle/DB2用户用户详单详单文件文件库库数据存储服务接口话单查询数据抽取数据解析数据翻译用户详单统
21、计分析收入保障呼叫中心飞信短信彩信WAPEmail网厅统一接入网关平台用户账单HBase 分布式数据库(基于HDFS)Hive分布式数据仓库(基于HDFS)前端查询业务服务器集群 ETL服务器集群 清账单数据抽取和转换计费数据库清账单数据装载入HBase历史清账单数据可从HBase导出装载入Hive(可选)负载均衡设备查询清单互联网用户n 清单云平台采用基于大数据的Hadoop云架构,以PC效劳器搭建大规模存储集群。n在数据处理方面:引入数据抽取、转换、加载工具ETL,在入库前对详单中的各个字段含义进行翻译,效劳接口不再进行翻译,提升查询效率;n在分布式存储方面:引入基于x86效劳器的分布式存
22、储技术,主要由Hbase、Hive、数据库集成等功能组成,在提高系统的扩展性和弹性的同时,可以方便、快速地为应用增加或减少资源。某运营商省份的应用效果:n应用前数据导入性能指标1M/秒,应用后到达45M/秒,性能提升44倍。n应用前数据加载性能指标3万条/秒,应用后到达17万条/秒,性能提升4.67倍。n应用前用户查询性能指标30个并发查询/秒,应用后到达100个并发查询/秒,性能提升233%。n应用前并发查询性能指标35.81毫秒/笔,应用后到达8.09毫秒/笔,性能提升77.4%。Hadoop在数据中心的应用场景-机器学习与数据挖掘、冷数据存储nHadoop可以承载数据量较大、需要屡次迭代
23、关联、涉及数据对象较为单一的数据挖掘计算。Hadoop上开源数据挖掘分析专题工具有mahout和R,也可通过MR接口编程实现所需的挖掘算法,可以实现以下数据挖掘:互联网内容分析专题:客户上网行为分析,关键词排序,爬虫,非结构化数据识别WLAN运营分析专题:WLAN终端分析,WLAN位置分析,WLAN与GPRS关联分析,WLAN用户群分析用户交友圈分析专题:用户个人语音交友圈分析,用户个人短信交友圈分析,交友圈特征分析nHadoop可以承载历史性、访问频率较低的数据,存放在Hadoop上仍然能够实现通过Hive或者其他软件,实现类SQL或者其他API的数据访问。而在配置策略时,为了节省空间,可选
24、择进行压缩、纠删码HDFS Raid或者降低副本个数,例如2。冷数据例如:超过一定周期的12个月以上的详单信息。上网日志信息和原始网页信息。其他价值低、优先级低、数据量大的数据。Hadoop选型建议总体来看,目前总体来看,目前Apache Hadoop开源社区主要在开源社区主要在Hadoop 1.0和和2.0 两个版本上分别进行持续更新优化。两个版本上分别进行持续更新优化。而而Cloudera公司的公司的Hadoop版本版本CDH3和和CDH4也分别基于也分别基于Hadoop 1.0和和2.0版本进行封装版本进行封装。以下图开源社区发布的各个版本以及与Cloudera发布的CDH软件包的对应关
25、系如以下图所示,以及对应CDH4.3版本的描述:Hadoop效劳器配置建议工程工程主节点配置建议主节点配置建议数据处理数据处理MR/hive的数据的数据节点节点数据查询数据查询HBase的数据节点,的数据节点,可以与数据处理可以与数据处理的数据节点合设的数据节点合设zk节点节点CPU个数及核心个数及核心数数2路8核以上2路8核以上,如果压缩数据或者处理比较复杂,可以考虑更多路多核的2路6核以上2路8核以上硬盘数硬盘数硬盘数可以不同太多,4-6块6、8或者12块,数据处理时IO一般不是瓶颈,但更多的磁盘可以存储更多的数据6、8或者12块,取决于存储量主要靠缓存硬盘数2-4块内存内存128G或更高
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