增量型
- 无状态变更数据
假设数据源是流水数据,此类数据没有状态变更,写入数据库后基本不再改变,数据中一般包含 Created_time 信息,可以根据 Created_time 的值获取增量数据,或者记录上次的获取到的 ID,然后从下一个 ID 开始获取,这是一种纯增量采集。
2.有状态变更数据
假设表比较大,比如说一些订单表,这些表的状态变化周期一般偏长,状态变化一直会更新,而且状态变化会跨零点。
此时要求所有的源系统数据库的设计需要加入 Created_time、updated_time,在 Source
层把昨天发生变化的数据抽取过来(updated_time >= T-1 0:0:0),没有设置 updated_time < T0:0:0,因为你昨天对数据进行了修改,可能在今天采集数据之前又进行了修改,因此,只 要昨天修改过就符合抽取条件,如果想更更精准地获取数据,或者说让抽取的数据量小一点, 那么可以加入 Created_time 的限制条件(updated_time >= T-1 0:0:0 and Created_time < T0:0:0),通过这种抽取条件就可以获得昨天更新的数据和昨天新增的数据。
获取到更新数据后进行合并,两张表进行比对(根据主键进行比对):(A 表为 T-2 全量数据,B 表为增量数据)
- 如果 A 表中包含的数据(根据自增主键判断)在 B 表中也包含,那么就代表数据在昨天发生了变化,那么就用 B 中的数据替换 A 中的数据;
- 如果 A 表中没有的数据在 B 表中包含,那么就代表数据时昨天新插入的,那么就将B 中数据插入 A;
- 如果 A 表中包含的数据在 B 表中没有,那么就代表数据在昨天没有被更新;
经过上述逻辑后,将更新后的全量数据放到 A 表的 T - 1 分区中,成为了 T - 1 的全量数据,按照这一规则,每一天的全量数据都会被保存一份。完成数据更新后 B 表就可以被丢弃了。
全量型
假设表不是很大,而且数据状态会发生变化,可以进行全量采集,采集所有数据。此表格每天一个快照,累计时间长了之后,数据量也会很大。
数据仓库中的表格 Dw_a 按照日期进行分区:
每个分区中保存的是全量数据(全量快照)。不论是全量抽取还是增量抽取,每个分区
Dt 中保存的都是截止到当日最后一刻,这张表的快照。
05-09 是 5 月 9 号的全量快照,5 月 10 号时,采集当天的增量数据 A_incr-20180510, 然后用增量数据 A_incr-20180510 和 Dt=2018-05-09 中的数据进行合并,写入 Dt=2018-05-10 分区中,这样就能保证 0510 是全量数据。如果没有发生变化,那么 5 月 10 号的快照和 5月 9 号的快照是一样的。
所有的表都可以采用这种方式,但是我们考虑,如果表的数据不是很大,那么使用全量采集也没有问题,但是随着数据量的不断增加,每天进行全量采集的代价越来越高,此时可以考虑使用增量采集。例如订单表,本身数据量很大,变化周期长,那么可以直接采用
增量采集。
一、稳定维度
部分维度表的维度是在维度表产生后,属性是稳定的、无变化的。比如时间维度、区 域维度等,针对这种维度,设计维度表的时候,仅需要完整的数据,不需要天的快照数据, 因为当前数据状态就是历史数据状态。
图 1-1 稳定维度
1.增量存储
当事实表数据无状态变化时,采用增量存储,即每周期仅处理增量部分的数据,纯增量采集。
2.全量快照
状态有变化,但每天保存当前的快照数据,对于数据量在可控范围内的情况可以采用。保存策略:
- 如果存储空间和成本可接受,完整存储,确保能够追溯到历史每天数据状态;
- 存储空间有限,考虑移动历史快照数据到冷盘,需要使用的时候可恢复;
- 数据历史状态数据无太大价值,可以考虑部分删除,比如近保留每月最后一天的快照数据;
二、缓慢渐变维
维度数据会随着时间发生变化,变化速度比较缓慢,这种维度数据通常称作缓慢渐变维,例如电商平台的用户维度表,用户可能会随着时间推移改变收件地址,因此用户维度表
中的收件地址就是一个缓慢变化维。由于数据仓库需要追溯历史变化,尤其是一些重要的数据,所以历史状态也需要采取一定的措施进行保存,保存历史状态的方式有以下三种:
- 每天保存当前数据的全量快照数据(每天一个新增分区),该方案适合数据量较小(根据公司具体的配置而定)的维度,使用简单的方式保存历史状态。
- 在维表中添加关键属性值的历史字段,仅保留上一个的状态值。可能同时有多个属性都非常重要,而且只能追溯上一个数据,不是所有的历史数据,这种范式应用场景较少。
- 拉链表:当维度数据发生变化时,将旧数据置为失效,将更改后的数据当作新的记录插入到维度表中,并开始生效,这样能够记录数据在某种粒度上的变化历史。
代理键
维度表中必须有一个能够唯一标识一行记录的列(最好是原子性的列,不要是组合键), 通过该列维护维度表与事实表之间的关系,一般在维度表中业务主键符合条件可以当作维度主键。
但是,数据仓库是整个公司数据的整合,这会涉及到多个数据源有相同维度,那么就会出现以下两个问题:
- 当整合多个数据源的维度时,不同数据源的业务主键重复怎么办?
- 涉及维度拉链表时,同一主体多条记录,业务键重复怎么办?
表 1.1 财务部门维度表
ID | name | note |
1 | Chen | Finc |
2 | Zhang | Finc |
表 1.2 研发部门维度表
ID | name | note |
1 | Li | R&D |
2 | Zhou | R&D |
如上图所示,业务键重复,我们可以引入代理键,如下表所示:
表 1.3 引入代理键
GID | ID | name | note |
1 | 1 | Chen | Finc |
2 | 2 | Zhang | Finc |
3 | 1 | Li | Risk |
4 | 2 | Zhou | Risk |
把多个系统的数据复合在一起,同时再维护一个代理键,而且代理键在这个维度表里是唯一标识一条记录的,类似于业务系统的业务键。
代理键是由数据仓库处理过程中产生的、与业务本身无关的、唯一标识维度表中一条记录并充当维度表主键的列,也是描述维度表与事实表关系的纽带。
在设计有代理键的维度表中,事实表中的关联键是代理键而不是原有的业务主键,即
业务关系是靠代理键维护,这样有效避免源系统变化对数仓数据对影响。
在实际业务中,代理键通常是数值型、自增的值。
拉链表详解
将数据的变更当做流水记录下来 ,旧的设为失效,新的设为生效,如果粒度为天,那么就可以得到一天的最终状态作为最终状态。
表 1-4拉链表
ID | name | addr | start_date | end_date |
1 | Zhou | dept2 | 2018-05-01 | 2018-06-09 |
1 | Zhou | dept3 | 2018-06-10 | 2018-06-14 |
1 | Zhou | dept1 | 2018-06-15 | 9999-12-31 |
表1-4中每条记录都有一个 End_date,当有新的数据产生时,在旧数据的 End_date 字段中插入日期,然后新插入一条数据,新数据的 End_date 字段中是一个永久有效的值,如果再发生更新,上一次更新数据的 End_date 字段设置为当前日期,然后再次插入新数据, 新数据的 End_date 字段中设置一个永久有效的值。
如果想知道某个员工在 5 月 22 号时在哪个部门,那么可以通过如下 SQL:
Select * from user where start_date<= 2018-05-22 and end_date>= 2018-05-22
根据拉链表的结构,如果对维度表做拉链,那么一个维度实体必然存在多条记录,也就是一个主键 ID 对应多条数据,此时维度表的原子性主键也就没有意义了。
维度表做拉链后会失去原子性主键,那么拉链维度表如何和事实表进行关联呢? 此时就要用到代理键,也就是在事实表和维度表中同时添加代理键,如下图所示:
表 1-5用户详情拉链表
UID | ID | name | addr | start_date | end_date |
1 | 1 | Zhou | dept2 | 2018-05-01 | 2018-06-09 |
2 | 1 | Zhou | dept3 | 2018-06-10 | 2018-06-14 |
3 | 1 | Zhou | dept1 | 2018-06-15 | 9999-12-31 |
表 1-6 订单表
OID | ID -> UID | Tim_ID | amount |
1 | 1 | 5 | 998 |
2 | 1 | 9 | 1000 |
3 | 2 | 10 | 1499 |
完成代理键的添加后,在之后的统计中,按照代理键进行聚合即可。
事实表来源于业务事务表,代理键和业务本身没有关系,那么怎么在新增数据时在事实表中装载代理键?
当事实表中有新增数据时,新增数据中记录了维度表中原有的原子性主键,可以根据原有的主键匹配维度表中的数据,然后根据新增数据的时间范围找到匹配的代理键,然后在事实表的新增数据中加入代理键。
代理键是维度建模中极力推荐的方式,它的应用能有效的隔离源端变化带来的数仓结构
不稳定问题,同时也能够提高数据检索性能。
但是代理键维护代价非常高,尤其是数据装载过程中,对事实表带来了较大的影响, 在基于 hive 的数据仓库建设影响更加严重,比如代理键的生成、事实表中关联键的装载、
不支持非等值关联等问题,带来 ETL 过程更加复杂。
因此,在大数据体系下,谨慎使用代理键,同时对于缓慢渐变维场景,可以考虑用空间换取时间,每天保留维表全量快照,但这样会带来存储成本,根据实际情况衡量。