《设计数据密集型应用》第三章(3) OLTP与OLAP

前面我们介绍了数据库的存储和提取这两个话题,介绍了LSM-tree和B-tree这两个最普遍使用的数据索引模型,这一节我们来讲讲数据库领域的两大场景:OLTP和OLAP。

什么是OLTP和OLAP

OLTP:Online transaction processing,将网页或者应用的每个操作记录,都原原本本的记录在数据库中。
OLAP:Online analytic processing,通过一些特定的查询,解决分析师在商业角度提出的一些问题。

下面的表达从多个维度进行了比较:

属性 OLTP OLAP
读取模式 每次按照key查询少量的记录 大量记录的聚合查询
写入模式 随机访问,低延迟的写操作 批量或者流式写入
应用场景 网络应用的终端操作 内部分析用于支持决策
数据含义 数据的最新状态 发生过的历史事件
数据集大小 GB-TB级 TB-PB级

数据仓库

数据仓库,往往是从OLTP出现,经过ETL的过程,处理成对分析友好的数据结构。数据仓库在大型公司是一个很普遍的存在,但在小公司中,数据仓库和OLTP数据库可能并没有划分,因此OLTP数据库也同样支持SQL查询,但对大公司来说,处理能力就不足了。


ETL和数据仓库

前面我们讲过的索引方式,基本都是针对OLTP的,对数据仓库中的一些问题就不能很好的回答了。

分析模型:星型和雪花模型

星型模型

数据仓库中的表分为事实表和维度表,事实表中记录了所有发生的事件,维度表中是维度的信息,它们可以通过关联的方式进行查询。


星型模型

事实表中的一些列,可以视为外键引用到维度表中的其他列,来表示某一行记录的更多维度。

雪花模型

将星型模型的中的维度表,拆分为更细的子维度表,比如将product中的brand和category作成单独的维度表,这样在使用product和brand和category属性时,需要关联两个维度表。这种结构使用起来没有星型模型方便,所以数据仓库一般用的是星型模型。

列式存储

相比较把一行存储在一起的行式存储,列式存储将多行数据的相同列存储在一起,这样每个查询只需要读取和解析使用到的列就可以了。存储的格式如下所示:


列式存储

采用列式存储的方式,可以提高数据压缩的效率。采用bitmap的方式进行编码压缩,并且支持压缩后的与或操作。


一列的bitmap压缩存储

列存储的排序会提高数据的压缩程度,其中第一个排序的key的压缩程度最高,然后是第二个,以此类推。

聚合:数据Cube和物化视图

将数据中的一部分列取出,做单独的数据Cube,并存储在数据库中作为物化视图,可以大幅提高数据的查询性能,示意图如下:


两个维度的数据Cube

第三章总结

看完了这三篇文章,你应该掌握的是:

  • 什么是OLTP和OLAP?分别的应用场景是什么?
  • 对于OLTP,什么是日志结构存储,SSTable,LSM-trees是什么?B-tree的结构式怎么样的?
  • 作为开发者,如果根据应用场景判断哪种工具最适合你的系统?
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