大数据技术总体概括

我不是女神ヾ 2022-10-10 06:11 56阅读 0赞

# 1、知识点 #

## 1.1 RDBMS ##

Relational DataBase Magement System  
关系型数据库管理系统  
相关技术栈：SQL、SQL databases（MySQL、Postgres、Oracle等），Data Modeling（FB DE）

## 1.2 SQL ##

结构化查询语言

## 1.3 Batch ETL ##

Extract，Transform，Load  
从数据仓库中提取数据，使用slicing和dicing规则去传输和加载数据到marts中。

## 1.4 data warehouse ##

数据仓库  
与数据库DB的区别：

*  数据仓库用于从数据库中收集数据并进行优化和分析
 *  数据库适用于OLTP（Online Transactional Process）,数据仓库用于OLAP(Online Analytical Processing).

## 1.5 data marts ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzE2NDgxMjEx_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
比如当一个公司有很多部门，每个部门信息存到一个数据库中，当要查询一个公司的某个信息的结果时，需要query所有的数据库。我们需要将数据库的数据放到数据仓库中，然后根据相关属性的限制条件进一步拆分为一个个小的DataMart。  
DataMart是一个数据仓库的拆分，易于管理和更快的查询。

## 1.6 slicing和dicing ##

对数据库进行切分

## 1.7 dimension和metrics ##

每个分析查询是由dimension和metrics组成的。  
dimension是数据的属性  
Metrics是可以量化的结果。  
例子：  
每次超市购物产生一条含有 （超市名、各个商品名称、价格、时间）的记录，这是一条交易数据。以超市名为dimension，价格为metric，可以知道每家超市的销售额。以时间为dimension，商品名字为metric，就可以知道每天销售出的商品数量。

## 1.8 OLTP ##

Online Transactional Processing

*  可以在数据库中对数据进行增删改查
 *  每个用户的操作只涉及极少量的数据操作，通常只涉及到一条记录。

## 1.9 OLAP ##

Online Analytical Processing  
从多个维度分析数据  
在讨论大数据时，主要讨论OLAP的情况。  
OLAP大数据系统在推荐、预测、分类、分析、广告、流行话题等商业领域有广泛的应用。高盈利的服务产品大多来源于OLAP。

## 1.10 传统数据框架的不足 ##

（1）大数据时代3V挑战

*  Vaiety 多样化，除了传统的交易数据，用户数据外，用户行为、网页widgets上的操作、地图位置、声音图像等都会产生数据。传统的database无法解决。
 *  Velocity，数据会以极快的速度产生，例如用户的没一点浏览操作，划屏幕，点击等等，因此大数据需要具备收集和处理实时数据的能力。
 *  Volume，数据量变得空前的大，因此要有高效稳健的存储方式以及足够的空间，同时也能满足查询的需求。需要达到TB-PB级别。  
    （2）对实时数据进行OLAP处理（主要是creating和querying）的需求。
 *  以天、小时为粒度的数据不能满足即时查询的需求
 *  例如：当前微博话题热度排行，过去半小时爆款文章的阅读量
 *  要有low latency，以分甚至秒的粒度来进行数据处理和查询。
 *  实时（非实时）  
    stream data（batch）  
    online data（offline）  
    low latency data（hourly/daily）  
    （3）数据分析产品和业务服务于全球用户
 *  多元化
 *  数据量多
 *  稳定性高、用户规模大

# 2、大数据知识架构 #

![在这里插入图片描述][2021062721591944.png_x-oss-process_image_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzE2NDgxMjEx_size_16_color_FFFFFF_t_70]

## 2.1 数据采集和传输层 ##

*  Kafka  
    分布式消息系统，生产者（producer）——消费者（consumer）模型。提供了类似于JMS的特性，但设计上完全不同，不遵循JMS规范。比如Kafka允许多个消费者主动拉取数据，然而JMS中只有点对点模式消费者才会主动拉数据。主要应用在数据缓冲、异步通信、汇集数据、系统接偶等方面。
 *  Pulsar  
    pub-sub模式的分布式消息平台，拥有灵活的消息模型和直观的客户端API。类似Kafka，但是Pulsar支持多租户，有着资产和命名空间的概念，资产代系统里的租户。
 *  Sqoop  
    Sqoop主要通过一组命令进行数据导入导出的工具，底层引擎依赖MapReduce，主要用于Hadoop（如HDFS、Hive、HBase）和RDBMS（mysql、orcle）之间的数据导入和导出。

## 2.2 数据存储层 ##

*  Hbase  
    基于Google Bigtable的开源实现，是一个具有高可靠性、高性能、面向列、可伸缩性、典型的key/value分布式存储的nosql数据库系统，主要用于海量结构化和半结构化数据存储。它介于nosql和RDBMS之间，仅能通过行键（row key）和行键的range来检索数据，行数据存储是原子性的，仅支持单行事务（可通过hive支持来实现多表join等复杂操作）。HBase查询数据功能简单，不支持join等复杂操作，不支持跨行和跨表事务。
 *  HDFS  
    分布式文件存储系统，具有高容错（high fault-tolerant）、高吞吐（high throughput）、高可用（high avaliable）的特性。非常适合在大规模数据集上的应用，提供高吞吐量的数据访问。 可部署在廉价的机器上。它放宽了POSIX的要求，这样可以实现流的形式访问（文件系统中的数据），主要为各类分布式计算框架如Spark、MapReduce等提供海量数据存储服务。
 *  Kudu  
    介于HDFS和HBase之间的基于列式存储的分布式数据库，兼具了HBase的实时性、HDFS的高吞吐，传统数据库的sql支持。

## 2.3 数据分析层 ##

*  Spark  
    Spark是一个快速、通用、可扩展、可容错、内存迭代式计算的大数据分析引擎。目前生态体系主要包括用于批处理的SparkRDD、SparkSQL、用于流数据处理的SparkStreaming、Structured-Streaming。用于机器学习的Spark MLLib，用于图计算的Graphx以及用于统计分析的SparkR，支持Java，Scala，Python等多种语言。
 *  Flink  
    分布式大数据处理引擎，可以对有限数据流和无限数据流进行有状态的计算，Flink在设计之初就是以流为基础发展的，然后再进入批处理领域，相对spark而言，它是一个真正意义上的实时计算引擎。
 *  Strom  
    由Twitter开源后归于Apache管理的分布式实时计算系统，Strom是一个没有批处理能力的数据流计算引擎，strom提供了偏底层的API，用户需要自己实现很多复杂的逻辑。
 *  MapReduce  
    分布式运算程序的编程框架，适用于离线数据处理场景，内部处理流程主要划分map和reduce两个阶段。
 *  Hive  
    Hive是基于Hadoop的一个数据仓库工具，可以将结构化的数据文件映射为一张数据库表，并提供HQL语句查询功能，存储依赖于HDFS，支持多种计算引擎，如Spark、MapReduc、Tez；支持多种存储格式，如TextFile、SwquenceFile、RCFile、ORC、Parquet（常用）；支持多种压缩格式，如gzip、lzo、bzip2等。
 *  Tez  
    支持DAG作业的开源计算框架。相对于MapReduce性能更好，主要原因在于其将作业描述为DAG（有向无环图），与
 *  Pig  
    基于Hadoop的大规模数据分析平台，它包含了一种名为Pig Latin的脚本语言来描述数据流，并行地执行数据流处理的引擎，为复杂的海量数据并行计算提供了一个简单的操作和编程接口。  
    Pig Latin本身提供了很多传统的数据操作，同时允许用户自己开发一些自定义函数来读取、处理和写数据。该语言的编译器会把类SQL的数据分析请求转化为一系列经过优化处理的MapReduce运算。

## 2.4 OLAP引擎 ##

*  Druid  
    基于列存储的、分布式的、适用于实时数据分析的存储系统，能够快速聚合、灵活过滤、毫秒级查询和低延迟数据导入。通过使用Bitmap indexing加速存储的查询速度，并使用CONCISE算法来对bitmap indexing进行压缩，使得生成的segments比原始文件小很多，并且它的各个组成部分支架耦合性低，如果不需要实时数据可以忽略实时节点。
 *  kylin  
    分布式分析引擎。提供Hadoop/Spark之上的SQL查询接口及多维分析（OLAP）能力以支持超大规模数据，它能在亚秒内查询巨大的Hive表，需要使用者对数据仓库模型有深度了解，并需构建cube，能够与多种可视化工具，如Tableau，PowerBI等，令用户可以使用BI工具对Hadoop数据进行分析。
 *  Impala  
    提供对HDFS、HBase等数据的高性能，低延迟的交互式SQL查询功能的大数据查询分析引擎，由Cloudera开源。它基于Hive，使用Hive的元数据在内存中计算，具有实时，批处理，高并发等优点。
 *  Presto  
    开源的分布式大数据SQL查询引擎，适用于交互式分析查询，可以将多个数据源的数据进行合并，并且可以直接从HDFS读取数据，并在使用前不需要大量的ETL操作。

## 2.5 资源管理层 ##

*  Yarn  
    一个资源调度平台，负责为运算程序分配资源和调度，不参与用户程序内部工作，核心组件包括：ResourceManager（全局资源管理器，负责整个系统的资源管理和分配）、Nodemanager（每个节点上的资源和任务管理器）。
 *  Mesos
 *  Kubernetes

## 2.6 工作流调度器 ##

*  Oozie  
    基于工作流引擎的任务调度框架，能够提供对MapReduce和Pig任务的调度与协调。
 *  Azkban  
    相对Oozie更轻量级，用于在一个工作流内以一个特定顺序运行一组任务，通过一种kv文件格式来建立任务之间的依赖关系，并为用户提供了易于使用的web界面来维护和跟踪允许任务的工作流。

## 2.7 分布式协调框架 ##

*  Ambari  
    基于web的安装部署工具，支持对大多数的hadoop组件，如HDFS、MapReduce、Hive、Pig等的管理和监控。
 *  Zookeeper  
    分布式协调服务即为用户的分布式应用程序提供协调服务，如主从协调，服务器节点动态上下线，统一配置管理，分布式共享锁等，它本身也是一个分布式程序。

# 3 业界主流大数据体系 #

业界目前主流的大数据基础架构和组件，主要围绕在Hadoop/Spark为核心的开源生态体系：  
![在这里插入图片描述][2021062722122585.png_x-oss-process_image_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzE2NDgxMjEx_size_16_color_FFFFFF_t_70]

*  数据收集层：主要由关系型与非关系型数据收集组件，以及分布式消息队列构成。
 *  数据存储层：主要由分布式文件系统（面向文件的存储）和分布式数据库（面向行/列的存储）构成。
 *  资源管理与服务协调层
 *  计算引擎层：包含批处理，交互式处理和流式实时处理三类引擎。
 *  数据分析层：提供了各种大数据分析工具。

参考：  
https://www.youtube.com/watch?v=9YsAfWRzl2w  
https://zhuanlan.zhihu.com/p/68451233  
https://zhuanlan.zhihu.com/p/112688499  
https://zhuanlan.zhihu.com/p/95926504  
https://www.youtube.com/watch?v=YKUa5xrkQGQ

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