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摘要:文章介紹了一種用于大數據智能分析平臺的數據分析方法及實現技術,介紹了這種方法的需求和意義;和該方法的總體架構,以及在數據傳輸、數據清洗和數據分析的實現;概述了這種技術高并發、大數據量的優化措施和跨平臺的實現。

關鍵詞:大數據；數據分析；數據挖掘

1綜述

1.1簡介

在數字化時代,需要新一代系統架構提升業務創新能力。在新一代系統架構中,大數據是核心要素。業務應用能否自主發現與自助獲得高質量的大數據,就成為業務創新成敗的關鍵。這就要在搭建大數據平臺時,就著手大數據治理相關建設。

1.2需求和意義

從某種意義上說大數據治理架構需要以元數據為核心、提高大數據質量、透明化大數據資產、自助化數據開發、自動化數據、智能化數據安全,提升大數據平臺服務能力,讓大數據平臺變得易使用、易獲得、高質量。但是,目前很多技術解決方案存在諸多安全和效率隱患:業務系統多,監管力度大;數據量龐大且呈碎片化分布,急需提升大數據質量;數據格式不規范、難以在短時間內找到所需數據;數據在各階段的應用角度不同,需要降低系統間的集成復雜度。

2功能設計

2.1總體架構

本文講述的數據分析方法及實現技術是建立在Hadoop/Spark技術生態圈的基礎之上,以實現用戶集成處理、、清理、分析的一個統一的數據處理平臺;按數據類別分為線數據、歸檔數據;按數據格式分為非結構化數據、結構化數據;按數據模型分類為范式化模型數據、維度模型數據;按數據采集頻度分為非實時數據、準實時數據處理架構;并提供數據中心平臺與安全管理方案,為企業級用戶建立一個通用數據處理和分析中心。如圖1所示。

2.2在線數據

在線數據在線通過接口去獲得的數據,一般要求為秒級或速度更快。首先應當將數據進行區分:在線數據、或歸檔數據。本平臺中采用:Storm或SparkStreaming框架進行實現。SparkStreaming將數據切分成片段,變成小批量時間間隔處理,Spark抽象一個持續的數據流稱為DStream(離散流),一個DStream是RDD彈性分布式數據集的micro-batch微批次,RDD是分布式集合能夠并行地被任何函數操作,也可以通過一個滑動窗口的數據進行變換。

2.3歸檔數據

歸檔數據是在線存儲周期超過數據生命周期規劃的數據,處理的要求一般在分鐘級或速度更慢。通常歸檔數據的計算量、數據量、數據復雜度均超過試試數據處理。本平臺中采用:Hadoop、Spark技術生態體系內的框架進行計算,這里不詳細闡述。

2.4非結構化數據

通常非結構化的數據不一定具備字段,即使具備字段其長度也不固定,并且字段的又可是由可不可重復和重復的子字段組成,不僅可以包含結構化數據,更適合處理非結構化數據。常見的非結構化數據包括XML、文本、圖象、聲音、影音、各類應用軟件產生的文件。針對包含文字、數據的為結構化數據應當先利用數據清洗、數據治理工具進行提取,這項工作目前仍依賴技術員進行操作,由于格式的復雜性所以難以使用自動化方式進行較為高效的批處理。在治理數據的過程中,需要根據情況對數據本身額外建立描述數據結構的元數據、以及檢索數據的索引服務,以便后續更佳深度利用數據。

2.5結構化數據

結構化數據具備特定的數據結構,通常可以轉換后最終用二維的結構的數據,并且其字段的含義明確,是挖掘數據價值的主要對象。本平臺中主要使用HadoopImpala和SparkSQL來進行結構化數據的處理。Impale底層采用C++實現,而非Hadoop的基于Java的Map-Reduce機制,將性能提高了1-2個數量級。而SparkSQL提供很好的性能并且與Shark、Hive兼容。提供了對結構化數據的簡便的narrow-waist操作,為高級的數據分析統一了SQL結構化查詢語言與命令式語言的混合使用。結構化數據根據采集頻度可以繼續分類為:非實時數據、準實時數據。

2.6準實時數據

通常準實時數據是指數據存儲在平臺本身,但更新頻率接近于接口調用數據源的數據。適合用于支持數據和信息的查詢,但數據的再處理度不高,具有計算并發度高、數據規模大、結果可靠性較高的特點。通常使用分布式數據處理提高數據規模、使用內存數據進行計算過程緩沖和優化。本平臺主要采用SparkSQL結合高速緩存Redis的技術來實現。SparkSQL作為大數據的基本查詢框架,Redis作為高速緩存去緩存數據熱區,減小高并發下的系統負載。

2.7非實時數據

非實時數據主要應用于支持分析型應用,時效性較低。通常用于數據的深度利用和挖掘,例如:因素分析、信息分類、語義網絡、圖計算、數值擬合等。非實時數據根據數據模型可繼續分類為:范式化模型數據、維度模型數據。

2.8范式化模型

范式化模型主要是針對關系型數據庫設計范式,通常數據是采用第三范式3NF或更高范式。面向近源數據查詢、數據主題的整合。范式化模型數據的數據存儲區,建議使用并行MPP數據庫集群,既具備關系型數據庫的優點,又兼顧了大數據下的處理。

2.9基于維度模型

維度模型數據主要應用于業務系統的數據挖掘和分析。過去多維度數據處理主要依賴OLAP、BI等中間件技術,而在大數據和開源框架的時代下,本技術平臺采用HadoopImpala來進行實現。Im-pala并沒有使用MapReduce這種不太適合做SQL查詢的范式,而是參考了MPP并行數據庫的思想另起爐灶,省掉不必要的shuffle、sort等開銷,使運算得到優化。

3應用效果

本系統在不同的業務領域上都可以應用,以2016年在某銀行的應用案例為例:該銀行已完成數據倉庫建設,但眾多數據質量問題嚴重影響了數據應用的效果,以不同的數據存儲方式,以更高的要求去進行數據的統一管理。通過組織、制度、流程三個方面的實施,以元數據、數據標準、數據質量平臺為支撐,實現了數據管控在50多個分支,60個局,1000余處的全面推廣,實現了全行的覆蓋;管理了120個系統和數據倉庫,顯著提升了新系統的快速接入能力;通過14個數據規范和流程明確了數據管控的分工;數據考核機制的實施,使其在數據質量評比中名列前茅。

4結語

本文介紹了大數據下數據分析方法及實現技術的大體設計和思路,從需求分析、總體架構和數據處理以及數據分析這幾個方面來介紹。文章在最后介紹出了這種平臺的應用效果。筆者相信這些思路和技術能夠在業務中能得到很好的應用。

作者:藍科 李婧 單位:1.中國科學院成都計算機應用研究所 2.中國科學院成都文獻情報中心

參考文獻

[1]孫明,李素蕊.高性能計算機的海量數據處理平臺實現與評測[J].電子技術與軟件工程,2015(04).

[2]李學龍,龔海剛.大數據系統綜述[J].中國科學:信息科學,2015(01).