ETL 学习 (转)

from : http://blog.csdn.net/tiger119/article/details/1482555

对于数据仓库以及ETL的知识,我基本上是个门外汉。一切都得从头开始,记个笔记,方便自已了解学习进度。
首先,我们来了解最基本的定义:
嗯,也有人将ETL简单称为数据抽取。至少在未学习之前,领导告诉我的是,你需要做一个数据抽取的工具。
其实呢,抽取是ETL中的关键环节,顾名思义,也就将数据从不同的数据源中抓取(复制)出来。
太简单了!
上面的解释无首无尾,有点象能让你吃饱的第七个烧饼,
仔细一想,抽取是不可能单独存在,我们需要将与之关联的一些其它环节拿出来。

于是,得到ETL的定义:
将数据抽取(Extract)、转换(Transform)、清洗(Cleansing)、装载(Load)的过程。
好的,既然到了这一个层次,我们完全会进一步展开联想,引出上面这个抽象事件的前因后果,

抽取的源在哪里?
装载的目的又是什么呢?

抽取源:大多数情况下,可以认为是关系数据库,专业一点,就是事务处理系统(OLTP)。当然,广义一点,可能会是其它数据库或者是文件系统。
目的地:OK,我们希望是数据仓库。数据仓库是啥?在学习之前,它对我来说是个抽象的怪物,看过一些简单的资料之后,才了解这个怪物一点都不怪。堆积用来分析的数据的仓库。是了,是用来分析的,于是,它区别于OLTP中的数据存储。

然后,我们来看看为什么要ETL?
在我看来,有两个原因。
一:性能 将需要分析的数据从OLTP中抽离出来,使分析和事务处理不冲突。咦?这不是数据仓库的效果吗?是了,
数据仓库,大多数情况下,也就是通过ETL工具来生成地。
二:控制 用户可以完全控制从OLTP中抽离出来的数据,拥有了数据,也就拥有了一切。
嗯,OLAP分析,数据挖掘等等等……。

最后,总结一下,
从资料上看,ETL是一门大学问,对于大学问,实在有些怕怕,所以,我觉得应该停下来想一想,下一步我该干点啥?
嗯,时不我待,我没有办法一切从头开始,
是了,从应用出发,看看现在工作中,最急需的是什么?

鸭子要变成一盘菜,并不是举手将之置于油锅之劳。
OK,要将生米变为熟饭,鸭子放上大盘,一堆废话之后,我得先看看厨房里都有了一些啥?

 

ETL为数据仓库服务,数据仓库用于数据分析,数据分析属于BI系统的要干的事儿。

一般中/小型ERP系统都会有不成熟的BI系统,为啥叫做不成熟?
因为它们或者有报表分析功能,但不具有OLAP(在线分析),或者有OLAP,但却没有数据挖掘和深度分析。或者干脆,来个大集成,直接利用第三方工具来达到相应的目的。
为什么会这样,究其原因,很多情况是因为没有自主的数据仓库,没有数据仓库,其它的做起来也就有些四不象了。而要建立数据仓库,首要的是:ETL。
于是,需求就应运而生了。

对了,BI是什么?OLAP是啥?什么又是数据挖掘?鉴于我只能解释其表面含义,我就不多说了。各位不妨找本数据仓库的书,翻翻前几页,一般就明白了。或者Google一把。

我们捡当下最流行的BI应用:OLAP来说说它与ETL的关系。
了解OLAP的人都知道,它的分析模型由事实表和维表组成。但往往OLTP系统中的数据库是为事务而建,而并不为分析而建,而为了BI去改动OLTP数据库是不现实,并且,很多情况下也基本上是不可能的(当然,有些公司把不可能的任务变成可能的,但这显然是一种很僵硬的做法)。
这时候,ETL的作用就显出来了,它可以为OLAP服务,按业务主题提取分析模型进行数据抽取。
(OLAP分析需要什么样的数据支持?可以参看一下OLAP的星型模型)。

再说说数据挖掘:
这个课题实在太大,相关的书藉有很多很多,我还得花时间慢慢去学习。简单的说,这涉及ERP业务和统计学的知识。现在我暂时还没开始相关学习,但它与ETL的关系却很明显。因为数据挖掘所要求的数据大都是高聚合的已处理的数据,所以,不管从获取难度和效率上来说,都不适合直接从OLTP中获取。
同样,需要ETL来帮忙。

因此,按本人粗浅的理解:
ETL实在是: BI系统 设计开发,项目实施 之必备良药!

有句名言讲得好:成为巨人不如站在巨人的肩膀上。
如果想对ETL有详尽的了解,不妨先了解一下现有流行的ETL工具。

 

对于MS SQL-Server的DTS,在使用MS SQL-Server2000时,有最基本的接触,但仅限时简单的数据导入/导出。当开始了解ETL时,才发现DTS原来就是ETL的应用之一。
先不谈论DTS的好坏,但它至少MS产品的特点,易学,易用。所以,要了解ETL的应用,从DTS开始,在我看来,是个不错的选择。我只是学习,所以我没有能耐去评价它,下面,只能讲DTS的功能一一列举出来,可能这些与SQL-Server的联机帮助有些重复,但对我来说,是一个加深记忆的方法。

一:概念
自完全不同源的数据析取、转换并合并到单个或多个目的。主要应用于企业数据仓库的数据抽取过程,完成从源数据库/文件到数据仓库的抽取和转换过程。
看看,这不就是ETL要做的事儿。
二:特征
2.1:基于OLE DB,很方便从不同的数据源复制和转换数据。
是了,MS总是首要支持自已的其它产品,所以,它选择了最通用的Windows的标准。
2.2:有图形化设计器,也可通过编程二次开发。
这也是MS的长项,并且能把其它的东西一股脑儿的集成进来。
2.3:执行效率高于普通ADO(SQL)操作
据说是这样地,我做过简单的比较,确实不是一个数量级,原理呢?估计可能有较多特殊处理,比如批量插入bcp,传输前的数据压缩等技术……,当然,这只是我的猜测。
2.4:可调度。
这对于Windows系统,那很容易了,可以利用现成的系统级调度。

三:详细
来说点详细的东东,当然,这里的详细并不指全部,实际上,我也只能挑出比较有代表性的功能点列举一下,要是全部,那还不如抄袭联机帮助了。
3.1:包——最小的可调度单元
包是基本任务,由工作流连接而成。包可以嵌套(包中的单个任务可以是执行另一个已存在的包)。
包是调度的直接管理对象,嵌套包保证包任务的重用。
3.2:任务——最小的工作流连接单元
分为以下几种任务:
导出和导入数据任务、转换任务、复制数据库对象、邮件/消息发送、Transact-SQL 语句或 Microsoft ActiveX® 脚本执行包、采用COM自定义任务。
其中,最常用的应该是普通转换任务。这等同于ETL中的T。
3.3: 数据连接——定义数据源和目的地
分为以下几种:
标准数据库(如 Microsoft SQL Server 2000、Microsoft Access 2000、Oracle、dBase、Paradox);与 ODBC 数据源的 OLE DB 连接;Microsoft Excel 2000 电子表格数据;HTML 源;以及其它 OLE DB 提供程序
文件连接数据链接连接(比较特殊)
注意:SQL-Server作为Windows应用产品,DTS自然也不支持Java。
对于标准数据库是最基本的应用,易于实现。文件连接涉及格式定义,还不算复杂。
3.4:转换——数据转换
数据转换,指列进行,有多种方式:
3.4.1:简单复制方式。
3.4.2:简单转换(如,数据格式化,取字符串子串等……)
3.4.3:ActiveX脚本(实际上是vbScript和JavaScript)
3.4.4:调用自定的COM对象进行转换。
通常会采用一二方式。如果要将DTS集成到你的应用中,可以第三种方式。
3.5:工作流
工作流包括成功,失败,完成。工作流支持脚本控制。可编程控制。
工作流方式对于纯数据抽取意义不大,但是考虑到任务包含收发邮件,信息,上/下传文件,那就有必要了。当然,你也可以将这些任务单独提出到应用端执行,而不采用DTS中的任务。
3.6:元数据
元数据方式更多的留备扩展,最基础的应用是用来预定义数据表。
3.7:数据驱动的查询任务——(一种特珠的转换方式)
一种很特殊的转换方式,支持参数。这里,单独把它提出来,因为它不是那么容易理解,我花了一些时间,才将其弄明白。
3.7.1:根据源数据的特征决定之后的查询方式(指增,删,改,查询操作)。
3.7.2:支持参数,参数通过定义绑定表来关联,通过定义转换脚本,可以计算出绑定列参数。
3.7.3:转换时可以定义批量处理。
3.7.4:转换支持多阶段抽取,可以定义阶段代码,阶段分为:行转换,转换失败,插入成功,插入失败,批处理完成,抽取完成。
此种应用异常复杂,应属高级应用。简单的看,当转换任务需要根据数据源来确定动作,这是非常有用的。比如你的应用存在多表存储,就可能根据表内的时间来确定之后的动作,达到数据分多表存储的目的。
3.8: 查找查询
作为转换数据任务和数据驱动的查询任务的一种功能。
查找查询使您得以对源和目的之外的其它连接运行查询和存储过程。例如,通过使用查找查询,可以在查询过程中进行单独的连接,并在目的表中包括来自连接的数据。
作为一种扩充功能,实现更复杂的查询操作。
3.9: 多任务支持事务处理
除了顺序执行,可以进行并行执行步骤,且支持检查点回滚。
当然,任务的事务仍然依赖于数据源所在所据库是否支持事务。一般情况下,顺序执行已经可以满足抽取需求。

好了,不管对错,还是说说我的看法:
首先:DTS中抽取流程定义比较清晰,数据转换功能丰富,可视的设计工具强大,有一定的可扩展性(COM定制,脚本支持)。
但是:但学习下来,隐隐约约觉得它有MS产品的通病,就是大而全,如果进行小型应用的集成,它是很方便和够用的,但如果要在大型项目中集成DTS,它提供的二次开发方式,就显得有些散乱,缺少一个总体的框架指导。当然,这可能与它的定位有关。
对了,我看的SQL-Sever2000的DTS,对于2005,我不知有哪些方面的改进。

 

现在是一个Google的时代,而对于开发者,开源已成为最重要的参考书。对于某课题,不管你是深入研究还是初窥门径。估且google一把,勾一勾同行的成就,你必会获益良多。

说到ETL开源项目,Kettle当属翘首,因此,偶决定花点时间了解一下。
项目名称很有意思,水壶。按项目负责人Matt的说法:把各种数据放到一个壶里,然后呢,以一种你希望的格式流出。呵呵,外国人都很有联想力。
看了提供的文档,然后对发布程序的简单试用后,可以很清楚得看到Kettle的四大块:
Chef——工作(job)设计工具 (GUI方式)
Kitchen——工作(job)执行器 (命令行方式)
Spoon——转换(transform)设计工具 (GUI方式)
Span——转换(trasform)执行器 (命令行方式)
嗯,厨师已经在厨房里,勺子和盘子一应俱全,且看能做出如何的大餐?

一:Chef——工作(job)设计器
这是一个GUI工具,操作方式主要通过拖拖拉拉,勿庸多言,一看就会。
何谓工作? 多个作业项,按特定的工作流串联起来,开成一项工作。正如:我的工作是软件开发。我的作业项是:设计、编码、测试!先设计,如果成功,则编码,否则继续设计,编码完成则开始设计,周而复始,作业完成。
来,看看Chef中的作业项:
1.1: 转换:指定更细的转换任务,通过Spoon生成。通过Field来输入参数。
1.2: SQL:sql语句执行,
1.3: FTP:下载ftp文件。
1.4: 邮件:发送邮件。
1.5: 检查表是否存在,
1.6: 检查文件是否存在,
1.7: 执行shell脚本。如:dos命令。
1.8: 批处理。(注意:windows批处理不能有输出到控制台)。
1.9: Job包。作为嵌套作业使用。
1.10:JavaScript执行。这个比较有意思,我看了一下源码,如果你有自已的Script引擎,可以很方便的替换成自定义Script,来扩充其功能。
1.11:SFTP:安全的Ftp协议传输。
1.12:HTTP方式的上/下传。

好了,看看工作流:
如上文所述,工作流是作业项的连接方式。分为三种:无条件,成功,失败。这个没啥好说的,从名字就能知道它的意图。
嗯,为了方便工作流使用,提供了几个辅助结点单元(你也可将其作为简单的作业项):
1:Start单元,任务必须由此开始。设计作业时,以此为起点。
2:OK单元:可以编制做为中间任务单元,且进行脚本编制,用来控制流程。
3:ERROR单元:用途同上。
4:DUMMY单元:啥都不做,主要是用来支持多分支的情况。文档中有例子,不再多说。

存储方式:
支持XML存储,或存储到指定数据库中。
一些默认的配置(如数据库存储位置……),在系统的用户目录下,单独建立了一个.Kettle目录,用来保存用户的这些设置。
LogView:可查看执行日志。

二:Kitchen——作业执行器
是一个作业执行引擎,用来执行作业。这是一个命令行执行工具,没啥可讲的,就把它的参数说明列一下。
-rep : Repository name 任务包所在存储名
-user : Repository username 执行人
-pass : Repository password 执行人密码
-job : The name of the job to launch 任务包名称
-dir : The directory (don't forget the leading / or /)
-file : The filename (Job XML) to launch
-level : The logging level (Basic, Detailed, Debug, Rowlevel, Error, Nothing) 指定日志级别
-log : The logging file to write to 指定日志文件
-listdir : List the directories in the repository 列出指定存储中的目录结构。
-listjobs : List the jobs in the specified directory 列出指定目录下的所有任务
-listrep : List the defined repositories 列出所有的存储
-norep : Don't log into the repository 不写日志
嗯,居然不支持调度。看了一下文档,建议使用操作系统提供的调度器来实现调度,比如:Windows可以使用它的任务计划工具。

三:Spoon——转换过程设计器
GUI工作,用来设计数据转换过程,创建的转换可以由Pan来执行,也可以被Chef所包含,作为作业中的一个作业项。
下面简单列举一下所有的转换过程。(简单描述,详细的可见Spoon文档)

3.1:Input-Steps:输入步骤
3.1.1:Text file input:文本文件输入,
可以支持多文件合并,有不少参数,基本一看参数名就能明白其意图。
3.1.2:Table input:数据表输入
实际上是视图方式输入,因为输入的是sql语句。当然,需要指定数据源(数据源的定制方式在后面讲一下)
3.1.3:Get system info:取系统信息
就是取一些固定的系统环境值,如本月最后一天的时间,本机的IP地址之类。
3.1.4:Generate Rows:生成多行。
这个需要匹配使用,主要用于生成多行的数据输入,比如配合Add sequence可以生成一个指定序号的数据列。
3.1.5:XBase Input:
3.1.6:Excel Input:
3.1.7:XML Input:
这三个没啥可讲的,看看参数就明了。

3.2:Output-Steps: 输出步聚
3.2.1:Text file output:文本文件输出。
这个用来作测试蛮好,呵呵。很方便的看到转换的输出。
3.2.2:Table output:输出到目的表。
3.2.3:Insert/Update:目的表和输入数据行进行比较,然后有选择的执行增加,更新操作。
3.2.4:Update:同上,只是不支持增加操作。
3.2.5:XML Output:

3.3:Look-up:查找操作
DataBase:
Stream:
Procedure:
Database join:
很简单,看看参数就明白了。

3.4:Transform 转换 (嗯,重点)
3.4.1:Select values: 对输入的行记录数据 的字段进行更改 (更改数据类型,更改字段名或删除)
数据类型变更时,数据的转换有固定规则,可简单定制参数。可用来进行数据表的改装。
3.4.2: Filter rows: 对输入的行记录进行 指定复杂条件 的过滤。
用途可扩充sql语句现有的过滤功能。但现有提供逻辑功能超出标准sql的不多。
3.4.3:Sort rows:对指定的列以升序或降序排序,当排序的行数超过5000时需要临时表。
3.4.4:Add sequence:为数据流增加一个序列,
这个配合其它Step(Generate rows, rows join),可以生成序列表,如日期维度表(年、月、日)。
3.4.5:Dummy:不做任何处理,主要用来作为分支节点。
3.4.6:Join Rows:对所有输入流做笛卡儿乘积。
3.4.7:Aggregate:聚合,分组处理
3.4.8:Group by:分组
用途可扩充sql语句现有的分组,聚合函数。但我想可能会有其它方式的sql语句能实现。
3.4.9:Java Script value:使用mozilla的rhino作为脚本语言,并提供了很多函数,用户可以在脚本中使用这些函数。
3.4.10. Row Normaliser:该步骤可以从透视表中还原数据到事实表,
通过指定维度字段及其分类值,度量字段,最终还原出事实表数据。
3.4.11. Unique rows:去掉输入流中的重复行
在使用该节点前要先排序,否则只能删除连续的重复行。
3.4.12. Calculator:提供了一组函数对列值进行运算,
所介绍,使用该方式比用户自定义JAVA SCRIPT脚本速度更快。
3.4.13. Merge Rows:用于比较两组输入数据,一般用于更新后的数据重新导入到数据仓库中。
3.4.14. Add constants:增加常量值。
这个我没弄明白它的用法???
3.4.15. Row denormaliser:同Normaliser过程相反。
3.4.16. Row flattener:表扁平化处理
指定需处理的字段和扃平化后的新字段,将其它字段做为组合Key进行扃平化处理。

3.5:Extra:除了上述基本节点类型外还定义了扩展节点类型
3.5.1:SPLIT FIELDS, 按指定分隔符拆分字段
3.5.2:EXECUTE SQL SCRIPT,执行SQL语句
3.5.3:CUBE INPUT,
3.5.4:CUBE OUTPUT等。
这两个没明白是啥意思。
3.6:其它
存储方式: 与Chef相同。
数据源(Connection);见后。
Hops:setp连接起来,形成Hops。
Plugin step types等节点:这个没仔细看,不知如何制作Plugin step。
LogView:可查看执行日志。

四:Pan——转换的执行工具
命令行执行方式,可以执行由Spoon生成的转换任务。
同样,不支持调度。
参数与Kitchen类似,可参见Pan的文档。

五:其它
Connection:
可以配置多个数据源,在Job或是Trans中使用,这意味着可以实现跨数据库的任务。
支持大多数市面上流行的数据库。

个人感觉:(本人不成熟的看法)
1:转换功能全,使用简洁。作业项丰富,流程合理。但缺少调度。
2:java代码,支持的数据源范围广,所以,跨平台性较好。
3:从实际项目的角度看,和其它开源项目类似,主要还是程序员的思维,缺少与实际应用项目(专业领域)的更多接轨,当然,项目实施者的专注点可能在于一个平台框架,而非实际应用(实际应用需要二次开发)。
4:看过了大多数源码,发现源码的可重用性不是太好(缺少大粒度封装),有些关键部分好象有Bug。
比如:个别class过于臃肿,线程实现的同步有问题。
5:提供的工具有些小错,如参数的容错处理。
好,对Kettle有了浅浅的了解,其它的容后再说。

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