大數(shù)據(jù)時代數(shù)據(jù)庫面臨重建？

很多大數(shù)據(jù)應(yīng)用的實(shí)施似乎都是在一個現(xiàn)有的數(shù)據(jù)倉庫上，添加一個或多個新的大容量數(shù)據(jù)流，還有一些支持?jǐn)?shù)據(jù)存儲和業(yè)務(wù)分析的專業(yè)軟硬件。數(shù)據(jù)存儲問題通常是通過部署一個專門的硬件一體機(jī)來協(xié)調(diào)，這樣就可以在存儲大量數(shù)據(jù)的同時還能夠提供超快的數(shù)據(jù)訪問。

  在這樣的情況下，我們還需要考慮數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的問題么?

大數(shù)據(jù)環(huán)境下的數(shù)據(jù)建模

 大多數(shù)DBA認(rèn)為：良好的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是系統(tǒng)和應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的一部分。很多的業(yè)務(wù)需求，如數(shù)據(jù)可用性，清理處理，還有應(yīng)用性能都可以利用特定的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)加以解決。

 那么對于大數(shù)據(jù)又如何呢?有趣的是，為大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分析提供軟硬件解決方案的供應(yīng)商總是宣稱數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)并不是那么重要。他們認(rèn)為，由于數(shù)據(jù)是以專門的格式進(jìn)行存儲的，所以大多數(shù)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)便沒有了用武之地。

 在這個問題上的困惑通常是源于對解決方案要以何種特殊的方式執(zhí)行大數(shù)據(jù)查詢的誤解。簡單來說就是，在大多數(shù)情況下，數(shù)據(jù)會存儲在兩個地方：你當(dāng)前的生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)和新型專用的一體機(jī)。當(dāng)前的生產(chǎn)流程是提取，轉(zhuǎn)換并加載數(shù)據(jù)到當(dāng)前DBMS，繼續(xù)按原樣操作，還有一個額外步驟：每當(dāng)你加載數(shù)據(jù)到一個表的時候，你還要確保新數(shù)據(jù)也能被加載到新一體機(jī)中去。

 在DBMS加載成功后，便可以馬上把數(shù)據(jù)加載到一體機(jī)，或者可以供后續(xù)執(zhí)行分批處理。而重要的是，在任何大數(shù)據(jù)查詢使用已加載數(shù)據(jù)來獲得性能改善之前，必須先把數(shù)據(jù)加載到一體機(jī)。

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是質(zhì)量的保證

 有質(zhì)量的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)意味著什么呢?一般來說，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)開始于數(shù)據(jù)模型和定義之間關(guān)系的業(yè)務(wù)規(guī)則。例如，訂單總是與客戶相關(guān)的，并且客戶可能沒有訂單或者有多個訂單。有了這些東西以及數(shù)據(jù)元素定義和屬性，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)就可以在以下領(lǐng)域解決，處理或是降低風(fēng)險：

1.通過自動數(shù)據(jù)元素有效值檢查來協(xié)助避免缺陷;

2.在應(yīng)用構(gòu)建和測試期間允許缺陷檢測和修復(fù);

3.盡可能讓數(shù)據(jù)驗(yàn)證接近其源頭;

4.提供穩(wěn)定性，可靠性，數(shù)據(jù)可訪問性和系統(tǒng)擴(kuò)展性。

  數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員的做法有什么差別?

  糟糕的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)對技術(shù)支持的影響非常之大，他們必須實(shí)時處理系統(tǒng)問題，這樣就會抬升定位和解決問題的成本。其在產(chǎn)品行為上還會體現(xiàn)為惹惱或是趕走客戶。而與糟糕設(shè)計(jì)相關(guān)的常見的問題就是非常差得應(yīng)用性能和數(shù)據(jù)沖突。

  典型的修復(fù)方法包括數(shù)據(jù)庫重組或重新設(shè)計(jì)，如添加表索引和改變表分區(qū)和聚簇。然而，在大數(shù)據(jù)環(huán)境中，這些方法在專用一體機(jī)中通常是行不通的。它們只會存在于數(shù)據(jù)庫的基本表中。這是問題的癥結(jié)所在：盡管供應(yīng)商聲稱你所有的數(shù)據(jù)都可以遷移至專用一體機(jī)，但這絕不是優(yōu)先的解決方案。

   讓數(shù)據(jù)在主數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和一體機(jī)之間共存是較好的方法，其原因如下：

1.避免單點(diǎn)故障。專用一體機(jī)往往存折一個單點(diǎn)故障。雖然有供應(yīng)商和支持人員的努力，但是一體機(jī)中的軟硬件，網(wǎng)絡(luò)連接和流程都可能會發(fā)生故障。如果是這樣，如何才能進(jìn)行滿意的查詢呢?數(shù)據(jù)協(xié)同定位在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中，查詢結(jié)果可以通過訪問基本表得以滿足。當(dāng)然，性能肯定會受到影響;但是，如果不這樣做的話，在有人修復(fù)這一問題之前，你的大數(shù)據(jù)應(yīng)用都會是不可用的。

2.提供數(shù)據(jù)卸載。查詢并非是數(shù)據(jù)的為數(shù)不過消費(fèi)方。一種常見的用法是將生產(chǎn)數(shù)據(jù)卸載到測試環(huán)境。此外，某些第三方供應(yīng)商軟件工具會直接訪問本地?cái)?shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，而這在一體機(jī)中是不可用的，因?yàn)閿?shù)據(jù)是以專門的格式進(jìn)行存儲的。

3.備份和恢復(fù)。常見的備份和恢復(fù)工具都是以那些駐留在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的。而第三方供應(yīng)商工具通常用于高性能備份和恢復(fù)，包括索引恢復(fù)。這些備份是針對基本表和表空間執(zhí)行的，而非一體機(jī)。

4.某些性能狀況。在某些情況下，SQL查詢在一體機(jī)中無法執(zhí)行。這些限制都是定義在手冊中的，并且隨著供應(yīng)商一體機(jī)和版本的不同而不同。在這些情況下，你別無選擇;你必須訪問基本表并接受性能的下降。其中一些限制包含了特定的SQL語法，例如可滾動游標(biāo)，動態(tài)SQL，使用多個字符編碼方案，某些相關(guān)表表達(dá)式，以及使用某些內(nèi)置函數(shù)。

　　大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

  因?yàn)槟阋瑫r在DBMS和專用一體機(jī)中保存數(shù)據(jù)，所以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)規(guī)則對你來說仍然適用。有趣的是，由于一體機(jī)的存在，如今某些規(guī)則得以擴(kuò)展或是變得更加復(fù)雜。下面是一些注意事項(xiàng)：

  對索引的需求。索引服務(wù)于多種需求：它們可以賦予數(shù)據(jù)元素為數(shù)不過性，它們可以賦予參照完整性關(guān)系，它們可以定義主鍵，并且它們可以定義額外訪問路徑。后一項(xiàng)是十分重要的。在大數(shù)據(jù)環(huán)境中，我們的想法是把長時間運(yùn)行的查詢放進(jìn)一體機(jī)中以進(jìn)行高速處理。如果某些存在的索引僅僅是提供可選訪問路徑，那么可能就不再需要它們了。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)或是重新設(shè)計(jì)應(yīng)該包括對所謂性能索引的檢查。如果此索引不再被查詢所用，那么就可以刪除它們，從而節(jié)省表數(shù)據(jù)恢復(fù)所需要的磁盤空間，處理時間和恢復(fù)時間。

  刪除一體機(jī)的SQL限制。通常來說，數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)規(guī)則決定著數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的部分內(nèi)容。這包括進(jìn)行物理分區(qū)以允許更快的查詢和更簡便的數(shù)據(jù)清理，諸如字段約束在內(nèi)的數(shù)據(jù)元素域檢查，以及用于支持參照完整性規(guī)則的主鍵和外鍵定義。接著，應(yīng)用程序開發(fā)人員會編寫SQL查詢來訪問數(shù)據(jù)。此外，用戶可能擁有的報告工具會自動為查詢和報告生成SQL代碼。因?yàn)镾QL查詢語法和功能取決于數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，所以設(shè)計(jì)人員需要對一體機(jī)限制熟稔于胸。

 為高速一體機(jī)的數(shù)據(jù)加載進(jìn)行設(shè)計(jì)。現(xiàn)在正常的數(shù)據(jù)庫加載過程包含一個額外步驟：將數(shù)據(jù)加載進(jìn)一體機(jī)。如何才能對此以優(yōu)先的方式實(shí)現(xiàn)呢?這主要取決于你的應(yīng)用和數(shù)據(jù)波動程度，因此要考慮以下變量：

   定期批量加載(每天，每小時)一體機(jī)，但要明白其中的數(shù)據(jù)并不完全是前沿的。

   細(xì)流加載，基本表中的記錄有過更新的地方會同步傳送至一體機(jī)。這樣就會保持一體機(jī)數(shù)據(jù)前沿，但是記錄的處理要比批量加載緩慢許多。

總結(jié)

  雖然數(shù)據(jù)庫軟硬件方面的進(jìn)步可以將數(shù)據(jù)查詢的速度提升一個檔次，但大數(shù)據(jù)和一體機(jī)并沒有把對良好數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的需求棄之不用。實(shí)際上，設(shè)計(jì)人員有更多的事情需要去考慮：備份和恢復(fù)，索引管理，多途徑數(shù)據(jù)訪問，以及SQL限制。