海量数据处理优化方案

  
2010/5/21 15:23:58

     海量的数据处理问题,这是一 项艰巨而复杂的任务。原因有以下几个方面:

 
    一、 数据量过大,数据中什么情况都可能存在。如果说有10条数据,那么大不了每条逐一检查,人为处理,如果有上百条数据,也可以考虑,如果数 据上到千万级别,甚至过亿,那不是手工能解决的了,必须通过工具或者程序进行处理,在海量的数据中,什么情况都可能存在,例如,数据中某处格式出了问题。 尤其在程序处理时,前面还能正常处理,突然到了某个地方问题出现了,程序终止了。
 
    二、 软硬件要求高,系统资源占用率高。对海量的数据进行处 理,除了好的方法,最重要的就是合理的使用工具,合理分配系统资源。一般情况、如果处理的数据过TB级,小型机是要考虑的,普通的机子如果有好的方法可以考虑,不过也必须加大CPU的内存,就象面对着千军万马,光有勇气没有一兵 一卒是很难取胜的。
 
    三、 要求很高的处理方法和技巧。这也是本文的写作目的所在,好的处理方法是一位工程师长期工作经验 的积累,也是个人的经验的总结。没有通用的处理方法,但有通用的原理和规则。
 
    那么处理海量数据有哪些经验和技巧?我把我所知道的罗列一下,一共大家参考:
 
    选择优秀的数据库 工具
 
    现 在的数据库工具厂家比较多,对海量数据的处理对所使用的数据库工具要求比较高,一般使用Oracle或者DB2,微软的SQL Server2005性能也不错。另外在BI领域:数据库,数据仓库,多维数据库,数据挖掘等相关工具也要进行选择,象好的ELT工具和好的OLAP工具都十分必要,例如Informatic,Eassbase等。笔者在实际数据分析项目中,对每天6000万条的日志数据进行处理,使用SQL Server 2000需要花费6小时,而使用SQL Server 2005则只需要花费3小时。
 
    编写优良的程序代码
 
    处理数据离不开优秀的程序代码,尤其在进行复杂数据处理时,必须使用程序。好的程序代 码对数据的处理至关重要,这不仅仅是数据处理准确度的问题,更是数据处理效率的问题。良好的程序代码应该包含好的算法,处理流程、效率和异常处理机制等。
 
    对海量数据进行分去操作
 
    对海量数据进行分区操作十分必要,例如针对按年份存取的 数据,我们可以按年进行分区,不同的数据有不同的分区方式,不过处理机制大体相同。例如SQL Server的数据库分区时将不同的数据存于不同的文件组下,而不同的文件组存于不同的磁盘分区下,这样将数据分散开,减少磁盘I/O,减少系统负荷,而且还可以将日志、索引等放于 不同的分区下。
 
    建立广泛的索引
 
    对海量的数据处理,对大表建立索引是必行的。建立索引 要考虑到具体情况,例如针对大表的分组、排序等字段,都要建立相应索引,还可以建立复合索引,对经常插入的表则建立索引要小心,笔者在处理数据时曾经在一 个ETL流程中,当插入表时,首先删除索 引,然后插入完毕,建立索引,并实施聚合操作,聚合完成后,再次插入前还是删除索引,所以索引要用到好的时机,索引的填充因子和聚集,非聚集索引都要考 虑。
 
    建立缓存机制
 
    当数据量增加时,一般 的处理工具都要考虑到缓存问题,缓存大小设置的好差也关系到数据处理的成败,例如,笔者在处理2亿条数据聚合操作时,缓存设置为100000条/Buffer,这对于这个级别的数据量是可行的。
 
    加大虚拟内存
 
    如果系统资源有限,内 存提示不足,则可以靠增加虚拟内存来解决。笔者在实际项目中曾经遇到针对18亿条的数据进行处理,内存为1GB1个P4 2.4G的CPU, 对这么大的数据量进行聚合操作是有问题的,提示内存不足,笔者采用了加大虚拟内存的方式来解决,在6块磁盘分区上分别建立了6个4096M的磁盘分区,用于虚拟内存,这样虚拟内存则增加为4096*6+1024=25600 M,解决了数据处理中的内存不足问题。
 
    分批处理
 
    海量数据处理难因数量 大,那么解决海量数据处理难的问题其中一个技巧是减少数据量。可以对海量数据分批处理,然后处理后的数据再进行合并操作,这样逐个击破,有利于小数据量的 处理,不至于面对大数量带来的问题,不过这种方法也要因时因势进行,如果不允许需要拆分数据,还需要另想办法。不过一般的数据按天、按月、按年等存储的, 都可以采用先分后合的方法,对数据进行分开处理。
 
    使用临时表和中间表
 
    数据量增加时,处理中要考虑提前汇总。这样做的目的是化整为零,大表变小表,分块处理完成后, 再利用一定的规则进行合并,处理过程的临时表的使用和中间结果的保存都非常重要,如果对于超海量的数据,大表处理不了,只能拆分为多个小表。如果处理过程 中需要多步汇总操作,可按汇总步骤一步步来,不要一条语句完成一口气吃掉一个胖子。
 
    优化查询SQL语句
 
    对海量数据进行查询处 理过程中,查询的SQL语句的性能对查询效 率的影响是非常大的,编写高效优良的SQL脚本和存储过程是数据库工作人员的职责,也是检验数据库工作人员水平的一个标准,在对SQL语句的编写过程中例如减少关联,少用或不用游标, 设计好高效的数据库表结构等都十分必要。笔者在工作中试着对1亿行的数据使用游标,进行3小时没有出结果,这时一定要改用程序处理了
 
    石油文本格式进行处理
 
    对一般的数据处理可以使用数据库,如果对复杂的数据处 理,必须借助程序,那么在程序操作数据库和程序操作文本之间选择,是一定要选择程序操作文本的,原因为:程序操作文本速度快;对文本进行处理不容易出错; 文本的存储不受限制等。例如一般的海量的网络日志都是文本格式或者csv格式(文本格式),对它进行处理牵扯到数据清洗,是要利用程序进行处理的,而不建议导入数据库在做清洗。
 
    定制强大的清洗规 则和出错处理机制
 
    海量数据中存在着不一致性,极有可能出现某处的瑕疵。 例如同样的数据中的时间字段,有的可能为非标准的时间,出现的原因肯能是应用程序的错误,系统的错误等,这是在进行数据处理时,必须制定强大的数据清洗规 则和出错处理机构。
 
    建立视图或者物化视图
 
    视图中的数据来源于基表,对海量数据的处理,可以将数据按一定的规划分散到各个基表中,查询或 处理过程中可以基于视图进行,这样分散了磁盘I/O,正如10根绳子吊着一根柱子和一根绳子吊着一根柱子的区别。
 
    避免使用32位机(极端情况)
 
    目前的计算机很多都是32位,那么编写的程序对内存的需要便受限制,而很多 的海量数据处理是必须大量消耗内存的,这便要求更好性能的机器,其中对位数的限制也十分重要。
 
    使用数据仓库和多维数据库存储
 
    数据量加大是一定要考虑OLAP的,传统的报表可能5、6个小时出来结果,而基于Cube的查询可能只需要几分钟,因此处理海量数据的利器是OLAP多维分析,即建立数据仓库,建立多维数据集, 基于多维数据集进行报表展现和数据挖掘等。
 
    使用采样数据,进行数据挖掘
 
    基于海量数据的数据挖掘正在逐步兴起,面对着超海量的 数据,一般色挖掘软件或算法往往采用数据插样的方式进行处理,这样误差不会很高,大大提高了处理效率和处理的成功率。一般采样时要注意数据的完整性,防止 过大的偏差。笔者曾经对1亿2千万行的表数据进行采样,抽取出400万行,经测试软件测试处理的误差为千万之五,客 户可以接受。
 
    还有一些方法,需要在 不同的情况和场合下运用,例如使用代理键等操作,这样的好处是加快了聚合时间,因为对数值型的聚合比对字符型的聚合快的多。类似的情况需要针对不同的需求 进行处理。
 
    海量数据室发展趋势,对数据分析和挖掘也越来越重要,从 海量数据中提取有用信息重要而紧迫,这便要求处理要准确,精度要高,而且处理时间要短,得到有价值信息要快,所以,对海量数据的研究很有前途,也很值得进 行广泛深入的研
责编:姜玲
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