指标比喻成一棵树的果实,模型就是这棵大树的躯干,想果实好,须让树干粗壮。
1 痛点
分析师一般结合业务做数分(需用大量数据),通过报表服务于业务部门运营。但数据中台构建前,分析师经常发现自己没有可复用的数据,不得不使用原始数据进行清洗、加工、计算指标。
由于他们非技术出身,SQL较差,多层嵌套,不择手段,资源消耗大,造成队列阻塞,影响其他数仓任务,引起数据开发不满。数据开发要求收回分析师的原始数据读取权限,分析师又抱怨数仓数据不完善,要啥没啥,一个需求经常等一周半月。分析师与数据开发矛盾开始!
矛盾根源
数据模型无法复用,烟囱式数据开发,每次遇到新需求,从原始数据重新计算,自然耗时。要解决这矛盾,要搞清数据模型设计成啥样。
2 好的数据模型设计
俩表格是基于元数据中心提供的血缘信息,分别对大数据平台上运行的任务和分析查询(Ad-hoc)进行的统计。
表1:离线调度任务/表统计
看表1。表1中有2547张未识别分层的表,占总表6049的40%,基本无法复用。
重点在已识别分层的读表任务中,ODS:DWD:DWS:ADS的读取任务分别是1072:545:187:433,直接读取ODS层任务占这四层任务总和的47.9%,说明有大量任务都是基于原始数据加工,中间模型复用性差。
表2:一周内Ad-hoc 查询统计
已识别的分层的查询中,ODS:DWD:DWS:ADS的命中的查询分别是892:1008:152:305,37.8%查询直接命中ODS层原始数据,说明DWD、DWS、ADS层数据建设缺失严重。尤其ADS、DWS,查询越底层的表,就导致查询扫描数据量越大,查询时间越长,查询资源消耗也越大,数据使用人满意度也低。
数仓分层架构图
方便回忆数据模型分层的设计架构:
进一步对ODS层被读取的704张表分解,发现382张表的下游产出是DWS,ADS,尤其是ADS达323张表,占ODS层表的比例45.8%,说明大量ODS层表被物理深加工。
经过分析,似乎找到理想的数仓模型设计应具备因素:“数据模型可复用,完善且规范”。
完善度:
- DWD:跨层引用率
- DWS/ADS/DM:汇总数据查询比例
复用度:
- DWD/DWS : 模型引用系数
规范度:
- 有多少表没有主题域、业务过程归属
- 模型命名不规范
- 字段命名不规范
总结,好的数仓设计标准:数据比较富完善、数据复用性强、规范性强。
2.1 如何衡量完善度
**DWD层完善度:**DWD层是否完善,得看ODS层多少表被DWS/ADS/DM层引用。因为DWD以上的层引用的越多,说明越多任务是基于原始数据深度聚合计算的,明细数据没有积累,无法被复用,数据清洗、格式化、集成存在重复开发。因此,用跨层引用率指标衡量DWD完善度很科学。
跨层引用率:ODS层直接被DWS/ADS/DM层引用的表,占所有ODS层表(仅统计活跃表)比例。
跨层引用率越低越好,数据中台模型设计规范中,不允许出现跨层引用,ODS层数据只能被DWD引用。
**DWS/ADS/DM层完善度:**考核汇总数据的完善度,主要看汇总数据能直接满足多少查询需求(即用汇总层数据的查询比例衡量)。如汇总数据无法满足需求,使用数据的人须使用明细数据,甚至原始数据。
汇总数据查询比例:DWS/ADS/DM层的查询占所有查询的比例。
这和跨层引用率不同,汇总查询比例不可能100%,但值越高说明上层数据建设越完善,对数据使用人,查询速度和成本会减少,用得更爽。
2.2 如何衡量复用度
数据中台模型设计核心:追求模型的复用和共享,通过元数据中心的数据血缘图,可见:
-
较差模型设计,自下而上一条线
-
理想模型设计,交织的发散型结构
用模型引用系数作为指标,衡量数据中台模型设计的复用度。引用系数越高,数仓复用性越好。
模型引用系数:一个模型被读取,直接产出下游模型的平均数量。
如一张DWD层表被5张DWS层表引用,这DWD层表的引用系数就是5,若把所有DWD层表(有下游表的)引用系数取平均值,则为DWD层表平均模型引用系数,根据经验:
- 低于2较差
- 3以上较好
2.3 如何衡量规范度
表1超过40%表无分层信息,模型设计层面显然不规范。看表有无分层,还要看有无归属到主题域(如交易域)。若无归属的主题域,就难找到这张表,也无法复用。
要看表的命名如stock,看到这表,知道属哪个主题域、业务过程?全量数据的表,还是每天增量数据?通过表名获取信息有限。一个规范的表命名应包括:
- 主题域
- 分层
- 表是全量快照,还是增量
- 等信息
若表A中用户ID命名UserID,表B中用户ID命名ID,就会困扰使用者:这是一个玩意?所以我们要求相同的字段在不同模型中,它的命名须一致。
2.4 如何吸收经验?
-
可拿这些指标去评估自己的数仓现状
-
制订一些针对性改进计划,如消灭这些不规范命名的表,把主题域覆盖的表比例提高到90%
-
尝试完一段时间的模型重构和优化后,再拿这些指标测测是否真变好。很多数据开发向上级汇报工作时,喜欢用重构多少模型说明工作成果,老大想这些重构到底对数据建设有啥帮助?有无量化指标?
现在知道啥是好的数仓设计,可目前已存大量烟囱式开发,咋才能让它变成数据中台?
3 从烟囱式小数仓到共享的数据中台
建设数据中台,本质就是构建企业的公共数据层,把原分散、烟囱式、杂乱小数仓,合并成可共享复用的数据中台。
3.1 接管ODS层,控制源头
ODS是业务数据入数据中台的第一站,所有数据加工的源头。控住源头才能根本避免重复的数据体系。
数据中台团队须明确职责,全面接管ODS层数据,从业务系统的源DB权限入手,确保数据从业务系统产生后进入数仓时,只能在数据中台保持一份。这可和业务系统DBA达成一致,只有中台团队的账号才能同步数据。
ODS层表的数据须和数据源的表结构、表记录数一致,高度无损,对ODS层表的命名方式:
ODS_业务系统数据库名_业务系统数据库表名
如ods_warehous_stock。
3.2 划分主题域,构建总线矩阵
主题域是业务过程的抽象集。业务过程是企业经营过程中一个个不可拆分的行为事件,如仓储管理有入库、出库、发货、签收,都是业务过程,抽象出的主题域就是仓储域。
表3:电商业务的主题域划分
主题域划分尽量涵盖所有业务需求,保持相对稳定性,还具备一定扩展性(新加入一个主题域,不影响已划分的主题域的表)。
主题域划后,开始构建总线矩阵,明确每个主题域下的业务过程的分析维度,如:
表4 交易域的总线矩阵
3.3 构建一致性维度
- 售后团队的投诉工单数量有针对地区的分析维度
- 而配送团队的配送延迟也有针对地区的分析维度
想分析因配送延迟导致的投诉增加,但两个地区的分析维度包含内容不一致,最终导致一些地区没办法分析。所以构建全局一致性的维表,确保维表只存一份。
维度统一的最大难题:维度属性(若维度是商品,则为商品类别、商品品牌、商品尺寸等商品属性)的整合。是否所有维度属性都要整合到一个大的维表中,也不见得。
- 公共维度属性与特有维度属性拆成两个维表。自营平台通常也有一些第三方商家入驻,但数量少。大部分商品都无店铺属性,就不建议将店铺和商品的其他维度属性,如商品类别、品牌设计成一个维表
- 产出时间相差大的维度属性拆分单独的维表,如有些维度属性产出时间在凌晨2点,有些维度属性产出时间在凌晨6点,那2点和6点就可拆成两个维表,确保核心维表尽早产出
- 维表稳定性产出考虑,可将更新频繁的和变化缓慢的进行拆分,访问频繁的和访问较少的维表拆分
对于维表的规范化命名,建议:
DIM_主题域_描述_分表规则
**分表可理解:**一个表存储几千亿行记录实在太大,所以要把一个表切割成很多小的分区,每天或每周,随任务被调度,会生成一个分区。
常见分区规则
分表策略 | 说明 |
---|---|
DD | 每天分区中保留的是历史至今的全量数据,根据业务使用场景制定例行清理策略 |
DI | 每天分区中保留的是当日的增量数据,可以是汇总数据也可以是明细数据,一般永久保留 |
WD | 每周的分区中保留的是历史至今的全量数据,根据业务使用场景制定例行清理策略 |
WI | 每周的分区中保留的是对应周的增量数据,可以是汇总数据也可以是明细数据,一般永久保留 |
MI | 每月的分区中保留的是对应月份的整个月的增量数据,可以是汇总数据也可以是明细数据,一般永久保留 |
MD | 每月的分区中保留的是历史至今的全量数据,根据业务使用场景制定例行清理策略 |
ND | 死表或者不定期更新的全量表 |
3.4 事实表整合
事实表整合遵循的最基本原则:统计粒度须保持一致,不同统计粒度的数据不能出现在同一个事实表。
案例
数据中台构建前,供应链部门、仓储部门和市场部门都有一些重复的事实表,要去除这些重复的内容,按交易域和仓储域,主题域的方式整合。
仓储部门、供应链部门都有的库存明细表,因为仓储部门的统计粒度是商品加仓库,而供应链部门的只有商品,所以原则上两个表是不能合并,而是应该独立存在。
对于市场部门和供应链部门的两张下单明细表,因为统计粒度都是订单级,都归属交易域下的下单业务过程,所以可以合并为一张事实表。
还应考虑将不全的数据补齐。对ODS 层直接被引用产出DWS/ADS/DM层的任务,通过血缘,找到任务清单,逐个拆解。没有ODS对应的DWD的,应生成DWD表,对已存在的,应迁移任务,使用DWD层表。
DWD/DWS/ADS/DM命名规则:
[层次][主题][子主题][内容描述][分表规则]
3.5 模型开发
模型设计完成后,进入模型开发:
-
所有任务严格配置任务依赖,若未配置任务依赖,会导致前一个任务没有正常产出数据,后一个任务被调度,基于错误的数据空跑,浪费资源,加大排障复杂度
-
任务中创建的临时表,在任务结束前应删除,如不删,会发现有大量临时表占用空间
-
任务名称最好和表名一致,方便查找关联
-
生命周期的管理
- ODS和DWD,尽可能保留所有历史数据
- DWS/ADS/DM设置生命周期,7~30天
-
DWD层表宜采用压缩的方式存储,可用lzo压缩
3.6 应用迁移
最后一步的核心是注意数据比对,确保数据完全一致,然后进行应用迁移,删除老数据表。
建设数据中台不是一口吃胖,往往滚雪球,随一个个应用迁移,中台数据也越来越丰满,价值越来越大。
4 数仓建模工具EasyDesign
这些步骤离不开好工具,为规范化数据模型设计,研发EasyDesign的模型设计产品,让这些流程实现系统化管理。了解如何设计这工具或选用工具时考虑的功能。
EasyDesign构建于元数据中心之上,通过API调用元数据中心的数据血缘接口,结合数仓模型设计的指标,给出模型设计度量。
EasyDesign按主题域、业务过程、分层的方式管理所有的模型。
还提供维度、度量和字段基础字典的管理,同时具备模型设计审批流程的控制。
5 总结
本文详细讲解数据中台的模型设计。从确立设计目标,到通过一系列步骤,将一个个分散杂乱、烟囱式小数仓逐步规整到一个可复用共享的数据中台,最后通过产品化实现系统化的管理。
- 完善度、复用度和规范度构成衡量数据中台模型设计的度量体系,可助你评估数仓设计好坏
- 维度设计是维度建模的灵魂,也是数据中台模型设计的基础,维度设计的核心是构建一致性维度
- 事实表的统计粒度须保持一致,不同统计粒度的数据不能出现在同一事实表
数据中台构建需半年一年,但数据中台建成后,研发效率提升明显。电商业务,中台构建后相比构建前,数据需求平均交付时间从一周缩到3天内,需求响应速度提升,为企业运营效果提升提供数据支撑。
通过数据中台构建,企业数据研发效率也大幅提升。