‘壹’ 大数据方面核心技术有哪些
简单来说,从大数据的生命周期来看,无外乎四个方面:大数据采集、大数据预处理、大数据存储、大数据分析,共同组成了大数据生命周期里最核心的技术,下面分开来说:
大数据采集
数据库采集:流行的有Sqoop和ETL,传统的关系型数据库MySQL和Oracle 也依然充当着许多企业的数据存储方式。当然了,目前对于开源的Kettle和Talend本身,也集成了大数据集成内容,可实现hdfs,hbase和主流Nosq数据库之间的数据同步和集成。
网络数据采集:一种借助网络爬虫或网站公开API,从网页获取非结构化或半结构化数据,并将其统一结构化为本地数据的数据采集方式。
文件采集:包括实时文件采集和处理技术flume、基于ELK的日志采集和增量采集等等。
大数据预处理
数据清理:指利用ETL等清洗工具,对有遗漏数据(缺少感兴趣的属性)、噪音数据(数据中存在着错误、或偏离期望值的数据)、不一致数据进行处理。
数据集成:是指将不同数据源中的数据,合并存放到统一数据库的,存储方法,着重解决三个问题:模式匹配、数据冗余、数据值冲突检测与处理。
数据转换:是指对所抽取出来的数据中存在的不一致,进行处理的过程。它同时包含了数据清洗的工作,即根据业务规则对异常数据进行清洗,以保证后续分析结果准确性。
数据规约:是指在最大限度保持数据原貌的基础上,最大限度精简数据量,以得到较小数据集的操作,包括:数据方聚集、维规约、数据压缩、数值规约、概念分层等。
大数据存储,指用存储器,以数据库的形式,存储采集到的数据的过程,包含三种典型路线:
大数据采集,即对各种来源的结构化和非结构化海量数据,所进行的采集。
大数据预处理,指的是在进行数据分析之前,先对采集到的原始数据所进行的诸如“清洗、填补、平滑、合并、规格化、一致性检验”等一系列操作,旨在提高数据质量,为后期分析工作奠定基础。数据预处理主要包括四个部分:数据清理、数据集成、数据转换、数据规约。
1、基于MPP架构的新型数据库集群
采用Shared Nothing架构,结合MPP架构的高效分布式计算模式,通过列存储、粗粒度索引等多项大数据处理技术,重点面向行业大数据所展开的数据存储方式。具有低成本、高性能、高扩展性等特点,在企业分析类应用领域有着广泛的应用。
较之传统数据库,其基于MPP产品的PB级数据分析能力,有着显着的优越性。自然,MPP数据库,也成为了企业新一代数据仓库的最佳选择。
2、基于Hadoop的技术扩展和封装
基于Hadoop的技术扩展和封装,是针对传统关系型数据库难以处理的数据和场景(针对非结构化数据的存储和计算等),利用Hadoop开源优势及相关特性(善于处理非结构、半结构化数据、复杂的ETL流程、复杂的数据挖掘和计算模型等),衍生出相关大数据技术的过程。
伴随着技术进步,其应用场景也将逐步扩大,目前最为典型的应用场景:通过扩展和封装 Hadoop来实现对互联网大数据存储、分析的支撑,其中涉及了几十种NoSQL技术。
3、大数据一体机
这是一种专为大数据的分析处理而设计的软、硬件结合的产品。它由一组集成的服务器、存储设备、操作系统、数据库管理系统,以及为数据查询、处理、分析而预安装和优化的软件组成,具有良好的稳定性和纵向扩展性。
四、大数据分析挖掘
从可视化分析、数据挖掘算法、预测性分析、语义引擎、数据质量管理等方面,对杂乱无章的数据,进行萃取、提炼和分析的过程。
1、可视化分析
可视化分析,指借助图形化手段,清晰并有效传达与沟通信息的分析手段。主要应用于海量数据关联分析,即借助可视化数据分析平台,对分散异构数据进行关联分析,并做出完整分析图表的过程。
具有简单明了、清晰直观、易于接受的特点。
2、数据挖掘算法
数据挖掘算法,即通过创建数据挖掘模型,而对数据进行试探和计算的,数据分析手段。它是大数据分析的理论核心。
数据挖掘算法多种多样,且不同算法因基于不同的数据类型和格式,会呈现出不同的数据特点。但一般来讲,创建模型的过程却是相似的,即首先分析用户提供的数据,然后针对特定类型的模式和趋势进行查找,并用分析结果定义创建挖掘模型的最佳参数,并将这些参数应用于整个数据集,以提取可行模式和详细统计信息。
3、预测性分析
预测性分析,是大数据分析最重要的应用领域之一,通过结合多种高级分析功能(特别统计分析、预测建模、数据挖掘、文本分析、实体分析、优化、实时评分、机器学习等),达到预测不确定事件的目的。
帮助分用户析结构化和非结构化数据中的趋势、模式和关系,并运用这些指标来预测将来事件,为采取措施提供依据。
4、语义引擎
语义引擎,指通过为已有数据添加语义的操作,提高用户互联网搜索体验。
5、数据质量管理
指对数据全生命周期的每个阶段(计划、获取、存储、共享、维护、应用、消亡等)中可能引发的各类数据质量问题,进行识别、度量、监控、预警等操作,以提高数据质量的一系列管理活动。
以上是从大的方面来讲,具体来说大数据的框架技术有很多,这里列举其中一些:
文件存储:Hadoop HDFS、Tachyon、KFS
离线计算:Hadoop MapRece、Spark
流式、实时计算:Storm、Spark Streaming、S4、Heron
K-V、NOSQL数据库:HBase、Redis、MongoDB
资源管理:YARN、Mesos
日志收集:Flume、Scribe、Logstash、Kibana
消息系统:Kafka、StormMQ、ZeroMQ、RabbitMQ
查询分析:Hive、Impala、Pig、Presto、Phoenix、SparkSQL、Drill、Flink、Kylin、Druid
分布式协调服务:Zookeeper
集群管理与监控:Ambari、Ganglia、Nagios、Cloudera Manager
数据挖掘、机器学习:Mahout、Spark MLLib
数据同步:Sqoop
任务调度:Oozie
‘贰’ Kylin 与 Spark SQL相比,有哪些差异和优势
SparkSQL本质上是基于DAG模型的MPP。而Kylin核心是Cube(多维立方体)。关于MPP和Cube预处理的差异,重复如下:
>
MPP [1]
的基本思路是增加机器来并行计算,从而提高查询速度。比如扫描8亿记录一台机器要处理1小时,但如果用100台机器来并行处理,就只要一分钟不到。再配合
列式存储和一些索引,查询可以更快返回。要注意这里在线运算量并没有减小,8亿条记录还是要扫描一次,只是参与的机器多了,所以快了。
>
MOLAP Cube [2][3]
是一种预计算技术,基本思路是预先对数据作多维索引,查询时只扫描索引而不访问原始数据从而提速。8亿记录的一个3维索引可能只有几万条记录,规模大大缩
小,所以在线计算量大大减小,查询可以很快。索引表也可以采用列存储,并行扫描等MPP常用的技术。但多维索引要对多维度的各种组合作预计算,离线建索引
需要较大计算量和时间,最终索引也会占用较多磁盘空间。
除
了有无预处理的差异外,SparkSQL与Kylin对数据集大小的偏好也不一样。如果数据可以基本放入内存,Spark的内存缓存会让SparkSQL
有好的表现。但对于超大规模的数据集,Spark也不能避免频繁的磁盘读写,性能会大幅下降。反过来Kylin的Cube预处理会大幅减小在线数据规模,
对于超大规模数据更有优势。
‘叁’ 大数据云计算好不好学习
说一下大数据的四个典型的特征:
数据量大;
数据类型繁多,(结构化、非结构化文本、日志、视频、图片、地理位置等);
商业价值高,但需要在海量数据之上,通过数据分析与机器学习快速的挖掘出来;
处理时效性高,海量数据的处理需求不再局限在离线计算当中。
第一章:Hadoop
在大数据存储和计算中Hadoop可以算是开山鼻祖,现在大多开源的大数据框架都依赖Hadoop或者与它能很好的兼容。
关于Hadoop,你至少需要搞清楚这些是什么:
自己学会如何搭建Hadoop,先让它跑起来。建议先使用安装包命令行安装,不要使用管理工具安装。现在都用Hadoop 2.0。
目录操作命令;上传、下载文件命令;提交运行MapRece示例程序;打开Hadoop WEB界面,查看Job运行状态,查看Job运行日志。知道Hadoop的系统日志在哪里。
以上完成之后,就应该去了解他们的原理了:
MapRece:如何分而治之;HDFS:数据到底在哪里,究竟什么才是副本;
Yarn到底是什么,它能干什么;NameNode到底在干些什么;Resource Manager到底在干些什么;
如果有合适的学习网站,视频就去听课,如果没有或者比较喜欢书籍,也可以啃书。当然最好的方法是先去搜索出来这些是干什么的,大概有了概念之后,然后再去听视频。
第二章:更高效的WordCount
在这里,一定要学习SQL,它会对你的工作有很大的帮助。
就像是你写(或者抄)的WordCount一共有几行代码?但是你用SQL就非常简单了,例如:
SELECT word,COUNT(1) FROM wordcount GROUP BY word;
这便是SQL的魅力,编程需要几十行,甚至上百行代码,而SQL一行搞定;使用SQL处理分析Hadoop上的数据,方便、高效、易上手、更是趋势。不论是离线计算还是实时计算,越来越多的大数据处理框架都在积极提供SQL接口。
另外就是SQL On Hadoop之Hive于大数据而言一定要学习的。
什么是Hive?
官方解释如下:The Apache Hive data warehouse software facilitates reading, writing, and managing large datasets residing in distributed storage and queried using SQL syntax。
为什么说Hive是数据仓库工具,而不是数据库工具呢?
有的朋友可能不知道数据仓库,数据仓库是逻辑上的概念,底层使用的是数据库,数据仓库中的数据有这两个特点:最全的历史数据(海量)、相对稳定的;所谓相对稳定,指的是数据仓库不同于业务系统数据库,数据经常会被更新,数据一旦进入数据仓库,很少会被更新和删除,只会被大量查询。而Hive,也是具备这两个特点,因此,Hive适合做海量数据的数据仓库工具,而不是数据库工具。
了解了它的作用之后,就是安装配置Hive的环节,当可以正常进入Hive命令行是,就是安装配置成功了。
了解Hive是怎么工作的
学会Hive的基本命令:
创建、删除表;加载数据到表;下载Hive表的数据;
MapRece的原理(还是那个经典的题目,一个10G大小的文件,给定1G大小的内存,如何使用Java程序统计出现次数最多的10个单词及次数);
HDS读写数据的流程;向HDFS中PUT数据;从HDFS中下载数据;
自己会写简单的MapRece程序,运行出现问题,知道在哪里查看日志;
会写简单的Select、Where、group by等SQL语句;
Hive SQL转换成MapRece的大致流程;
Hive中常见的语句:创建表、删除表、往表中加载数据、分区、将表中数据下载到本地;
从上面的学习,你已经了解到,HDFS是Hadoop提供的分布式存储框架,它可以用来存储海量数据,MapRece是Hadoop提供的分布式计算框架,它可以用来统计和分析HDFS上的海量数据,而Hive则是SQL On Hadoop,Hive提供了SQL接口,开发人员只需要编写简单易上手的SQL语句,Hive负责把SQL翻译成MapRece,提交运行。
此时,你的”大数据平台”是这样的:那么问题来了,海量数据如何到HDFS上呢?
第三章:数据采集
把各个数据源的数据采集到Hadoop上。
3.1 HDFS PUT命令
这个在前面你应该已经使用过了。put命令在实际环境中也比较常用,通常配合shell、python等脚本语言来使用。建议熟练掌握。
3.2 HDFS API
HDFS提供了写数据的API,自己用编程语言将数据写入HDFS,put命令本身也是使用API。
实际环境中一般自己较少编写程序使用API来写数据到HDFS,通常都是使用其他框架封装好的方法。比如:Hive中的INSERT语句,Spark中的saveAsTextfile等。建议了解原理,会写Demo。
3.3 Sqoop
Sqoop是一个主要用于Hadoop/Hive与传统关系型数据库,Oracle、MySQL、SQLServer等之间进行数据交换的开源框架。就像Hive把SQL翻译成MapRece一样,Sqoop把你指定的参数翻译成MapRece,提交到Hadoop运行,完成Hadoop与其他数据库之间的数据交换。
自己下载和配置Sqoop(建议先使用Sqoop1,Sqoop2比较复杂)。了解Sqoop常用的配置参数和方法。
使用Sqoop完成从MySQL同步数据到HDFS;使用Sqoop完成从MySQL同步数据到Hive表;如果后续选型确定使用Sqoop作为数据交换工具,那么建议熟练掌握,否则,了解和会用Demo即可。
3.4 Flume
Flume是一个分布式的海量日志采集和传输框架,因为“采集和传输框架”,所以它并不适合关系型数据库的数据采集和传输。Flume可以实时的从网络协议、消息系统、文件系统采集日志,并传输到HDFS上。
因此,如果你的业务有这些数据源的数据,并且需要实时的采集,那么就应该考虑使用Flume。
下载和配置Flume。使用Flume监控一个不断追加数据的文件,并将数据传输到HDFS;Flume的配置和使用较为复杂,如果你没有足够的兴趣和耐心,可以先跳过Flume。
3.5 阿里开源的DataX
现在DataX已经是3.0版本,支持很多数据源。
第四章:把Hadoop上的数据搞到别处去
Hive和MapRece进行分析了。那么接下来的问题是,分析完的结果如何从Hadoop上同步到其他系统和应用中去呢?其实,此处的方法和第三章基本一致的。
HDFS GET命令:把HDFS上的文件GET到本地。需要熟练掌握。
HDFS API:同3.2.
Sqoop:同3.3.使用Sqoop完成将HDFS上的文件同步到MySQL;使用Sqoop完成将Hive表中的数据同步到MySQL。
如果你已经按照流程认真完整的走了一遍,那么你应该已经具备以下技能和知识点:
知道如何把已有的数据采集到HDFS上,包括离线采集和实时采集;
知道sqoop是HDFS和其他数据源之间的数据交换工具;
知道flume可以用作实时的日志采集。
从前面的学习,对于大数据平台,你已经掌握的不少的知识和技能,搭建Hadoop集群,把数据采集到Hadoop上,使用Hive和MapRece来分析数据,把分析结果同步到其他数据源。
接下来的问题来了,Hive使用的越来越多,你会发现很多不爽的地方,特别是速度慢,大多情况下,明明我的数据量很小,它都要申请资源,启动MapRece来执行。
第五章:SQL
其实大家都已经发现Hive后台使用MapRece作为执行引擎,实在是有点慢。因此SQL On Hadoop的框架越来越多,按我的了解,最常用的按照流行度依次为SparkSQL、Impala和Presto.这三种框架基于半内存或者全内存,提供了SQL接口来快速查询分析Hadoop上的数据。
我们目前使用的是SparkSQL,至于为什么用SparkSQL,原因大概有以下吧:使用Spark还做了其他事情,不想引入过多的框架;Impala对内存的需求太大,没有过多资源部署。
5.1 关于Spark和SparkSQL
什么是Spark,什么是SparkSQL。
Spark有的核心概念及名词解释。
SparkSQL和Spark是什么关系,SparkSQL和Hive是什么关系。
SparkSQL为什么比Hive跑的快。
5.2 如何部署和运行SparkSQL
Spark有哪些部署模式?
如何在Yarn上运行SparkSQL?
使用SparkSQL查询Hive中的表。Spark不是一门短时间内就能掌握的技术,因此建议在了解了Spark之后,可以先从SparkSQL入手,循序渐进。
关于Spark和SparkSQL,如果你认真完成了上面的学习和实践,此时,你的”大数据平台”应该是这样的。
第六章:数据多次利用
请不要被这个名字所诱惑。其实我想说的是数据的一次采集、多次消费。
在实际业务场景下,特别是对于一些监控日志,想即时的从日志中了解一些指标(关于实时计算,后面章节会有介绍),这时候,从HDFS上分析就太慢了,尽管是通过Flume采集的,但Flume也不能间隔很短就往HDFS上滚动文件,这样会导致小文件特别多。
为了满足数据的一次采集、多次消费的需求,这里要说的便是Kafka。
关于Kafka:什么是Kafka?Kafka的核心概念及名词解释。
如何部署和使用Kafka:使用单机部署Kafka,并成功运行自带的生产者和消费者例子。使用Java程序自己编写并运行生产者和消费者程序。Flume和Kafka的集成,使用Flume监控日志,并将日志数据实时发送至Kafka。
如果你认真完成了上面的学习和实践,此时,你的”大数据平台”应该是这样的。
这时,使用Flume采集的数据,不是直接到HDFS上,而是先到Kafka,Kafka中的数据可以由多个消费者同时消费,其中一个消费者,就是将数据同步到HDFS。
如果你已经认真完整的学习了以上的内容,那么你应该已经具备以下技能和知识点:
为什么Spark比MapRece快。
使用SparkSQL代替Hive,更快的运行SQL。
使用Kafka完成数据的一次收集,多次消费架构。
自己可以写程序完成Kafka的生产者和消费者。
从前面的学习,你已经掌握了大数据平台中的数据采集、数据存储和计算、数据交换等大部分技能,而这其中的每一步,都需要一个任务(程序)来完成,各个任务之间又存在一定的依赖性,比如,必须等数据采集任务成功完成后,数据计算任务才能开始运行。如果一个任务执行失败,需要给开发运维人员发送告警,同时需要提供完整的日志来方便查错。
第七章:越来越多的分析任务
不仅仅是分析任务,数据采集、数据交换同样是一个个的任务。这些任务中,有的是定时触发,有点则需要依赖其他任务来触发。当平台中有几百上千个任务需要维护和运行时候,仅仅靠crontab远远不够了,这时便需要一个调度监控系统来完成这件事。调度监控系统是整个数据平台的中枢系统,类似于AppMaster,负责分配和监控任务。
7.1 Apache Oozie
Oozie是什么?有哪些功能?
Oozie可以调度哪些类型的任务(程序)?
Oozie可以支持哪些任务触发方式?
安装配置Oozie。
7.2 其他开源的任务调度系统
Azkaban,light-task-scheler,Zeus,等等。另外,我这边是之前单独开发的任务调度与监控系统,具体请参考《大数据平台任务调度与监控系统》。
第八章:我的数据要实时
在第六章介绍Kafka的时候提到了一些需要实时指标的业务场景,实时基本可以分为绝对实时和准实时,绝对实时的延迟要求一般在毫秒级,准实时的延迟要求一般在秒、分钟级。对于需要绝对实时的业务场景,用的比较多的是Storm,对于其他准实时的业务场景,可以是Storm,也可以是Spark Streaming。当然,如果可以的话,也可以自己写程序来做。
8.1 Storm
什么是Storm?有哪些可能的应用场景?
Storm由哪些核心组件构成,各自担任什么角色?
Storm的简单安装和部署。
自己编写Demo程序,使用Storm完成实时数据流计算。
8.2 Spark Streaming
什么是Spark Streaming,它和Spark是什么关系?
Spark Streaming和Storm比较,各有什么优缺点?
使用Kafka + Spark Streaming,完成实时计算的Demo程序。
至此,你的大数据平台底层架构已经成型了,其中包括了数据采集、数据存储与计算(离线和实时)、数据同步、任务调度与监控这几大模块。接下来是时候考虑如何更好的对外提供数据了。
第九章:数据要对外
通常对外(业务)提供数据访问,大体上包含以下方面。
离线:比如,每天将前一天的数据提供到指定的数据源(DB、FILE、FTP)等;离线数据的提供可以采用Sqoop、DataX等离线数据交换工具。
实时:比如,在线网站的推荐系统,需要实时从数据平台中获取给用户的推荐数据,这种要求延时非常低(50毫秒以内)。根据延时要求和实时数据的查询需要,可能的方案有:HBase、Redis、MongoDB、ElasticSearch等。
OLAP分析:OLAP除了要求底层的数据模型比较规范,另外,对查询的响应速度要求也越来越高,可能的方案有:Impala、Presto、SparkSQL、Kylin。如果你的数据模型比较规模,那么Kylin是最好的选择。
即席查询:即席查询的数据比较随意,一般很难建立通用的数据模型,因此可能的方案有:Impala、Presto、SparkSQL。
这么多比较成熟的框架和方案,需要结合自己的业务需求及数据平台技术架构,选择合适的。原则只有一个:越简单越稳定的,就是最好的。
‘肆’ 大数据和大数据开发有什么区别
大数据指纯粹的大量数据;大数据开发指从大量数据中找到有用的信息加以开发利用。