大数据存储与处理 第二讲【精选】
大数据存储与处理技术解析
大数据存储与处理技术解析随着信息技术的不断发展和互联网的普及，大数据的概念逐渐为人们所广泛接受和关注。
对于大数据的有效存储和高效处理成为了现代社会亟待解决的问题。
本文将对大数据存储与处理技术进行解析，探讨其特点、挑战和应用。
一、大数据存储技术大数据存储技术是指将大量的数据存储在硬盘等媒介中，并能够高效地进行访问和检索。
以下是几种常见的大数据存储技术：1. 分布式文件系统分布式文件系统是一种分布式存储系统，能够将大量数据划分并存储在不同节点上。
例如，Hadoop分布式文件系统（HDFS）是一个常用的分布式文件系统，具有高可靠性和高可扩展性。
它通过将数据划分成块，并在不同节点上进行存储和备份，实现了大规模数据的存储和访问。
2. 列存储数据库传统的关系型数据库采用行存储的方式，而列存储数据库则将数据按列存储，从而提高了数据的压缩比和查询效率。
例如，HBase是一种基于HDFS的列存储数据库，适用于存储分析型数据。
它采用了稀疏列簇的设计，能够高效地支持大规模数据的写入和查询。
3. NoSQL数据库NoSQL数据库是一种非关系型数据库，主要解决了传统关系型数据库在大数据处理方面的不足。
NoSQL数据库采用了键值对的方式存储数据，具有高可扩展性和高性能。
例如，MongoDB是一种常用的文档数据库，适用于存储半结构化的数据。
二、大数据处理技术大数据处理技术是指对大数据进行分析、挖掘和应用的方法和工具。
以下是几种常见的大数据处理技术：1. MapReduceMapReduce是一种分布式计算模型，能够对大规模数据进行并行处理。
它包括Map阶段和Reduce阶段，Map阶段用于将输入数据映射为键值对，Reduce阶段用于对映射结果进行聚合。
Hadoop是一个基于MapReduce模型的开源框架，能够高效地处理大规模的数据集。
2. SparkSpark是一个快速而通用的大数据处理引擎，能够在内存中进行数据处理，提高了处理速度。
大数据存储与处理概述(PPT 45张)
应用
• 寻找和赵老师兴趣相同的人 • 他们虽然看的是不同的片，但发现了他们的 兴趣相同 • 通过UI矩阵发现的
SVDห้องสมุดไป่ตู้问题
• 结果难以解释
• 为什么这么多维？
• U和V很Dense！
• 占空间多
CUR
CUR
• 正确地选择行/列 • 构造中间矩阵 • 消除冗余的行/列
缘起
• 克服SVD的问题 • M = CUR • 随机找c行，组成C
大数据存储与应用 降维
课程主页： /?page_id=397 陈一帅 chenyishuai@
介绍
• 为什么要降维？
• 找出规律，压缩数据量
几维？
降维
看起来2维，其实1维
看起来3维，其实2维
内容
• 特征值与特征向量 • PCA（主元素分析）Principal-Component Analysis • SVD（奇异值分解）Singular-Value Decomposition • CUR分解
应用
• 已知：赵老师喜欢Matrix，给它评分为5， • 问：赵老师喜欢什么类型的片? • qV计算，把赵老师投影到概念空间上
应用
•给赵老师推荐什么片？ •把赵老师的概念向量qV，乘视频的概念向量VT， 得到推荐的视频向量
= [1.64 1.64 1.64 -0.16 -0.16]
•给他推荐《异形》
• U：左奇异向量 Left singular vectors 单位正交矩阵 • ：奇异值 Singular values对角阵， • V：右奇异向量 Right singular vectors 单位正交矩阵
例
• 二维 • M的秩 r = 2
科幻 浪漫
大数据存储与处理的性能调优与扩展性优化技巧
大数据存储与处理的性能调优与扩展性优化技巧随着大数据技术的迅猛发展，大数据存储与处理的性能调优和扩展性优化成为实现高效大数据处理的关键。
性能调优旨在提升系统的响应速度和效率，扩展性优化则旨在提高系统的能够扩展和适应大规模数据处理的能力。
下面将介绍一些常用的性能调优和扩展性优化技巧。
1. 分布式存储系统的优化分布式存储系统是大数据处理的核心基础。
在设计和配置分布式存储系统时，需要考虑存储节点的数量和分布、存储冗余和数据分片策略。
优化分布式存储系统的性能可通过以下技巧实现：- 选择合适的分布式文件系统：Hadoop的HDFS是大数据处理的常用分布式文件系统，通过配置副本数量和块大小，可提高数据的可靠性和读写性能。
- 增加存储节点：增加存储节点能够提高系统的并行处理能力和数据存储容量。
- 使用专用存储设备：使用固态硬盘(SSD)替代传统硬盘，能够提升存储系统的读写性能。
2. 数据压缩和编码大数据存储通常会占据大量的存储空间，而数据压缩和编码技术可以有效减少存储容量，提高数据读取和传输的速度。
以下是一些常用的数据压缩和编码技巧：- 列式存储：将数据按列存储，而不是按行存储，可以有效减少存储空间和提高查询性能。
- 位图索引：利用位图来压缩索引信息，减少索引文件的大小和加速查询过程。
- 压缩算法：应用压缩算法，如LZO、Snappy和Gzip等，对数据进行压缩，可减少存储空间和提高数据传输效率。
3. 数据分区和分片在大数据处理中，将数据分区和分片是提高系统处理能力和性能的关键步骤。
以下是一些常用的数据分区和分片技巧：- 哈希分片：通过对数据进行哈希计算，将数据散列到不同的节点上，并确保相同数据的哈希值会被分配到同一个节点上，从而提高数据的分布均衡和查询性能。
- 范围分片：将数据按一定的范围进行分片，可以根据数据的范围来决定数据存储在哪个节点上，提高数据的访问效率。
- 分区键选择：选择合适的分区键是分区和分片的关键，需要考虑数据的访问模式和查询需求，以及系统的负载均衡和容错能力。
如何处理大型数据集的存储和处理
如何处理大型数据集的存储和处理随着技术的不断进步，大型数据集的存储和处理已经成为许多组织和企业面临的重要挑战。
大型数据集通常包含海量的数据，以TB、PB甚至EB为单位，传统的存储和处理方法无法满足对大数据的需求。
本文将介绍如何处理大型数据集的存储和处理，涵盖数据存储、数据处理和数据管理等方面的内容。
一、数据存储大型数据集的存储需要强大的硬件设备和高效的存储系统。
以下是一些常用的数据存储方案：1.分布式文件系统：分布式文件系统可以将大型数据集分成多个块进行存储，并在集群中的多个节点上复制这些块，以实现数据的高可靠性和容错性。
常见的分布式文件系统包括Hadoop分布式文件系统（HDFS）、GlusterFS和Ceph等。
2.对象存储：对象存储适用于海量非结构化数据的存储，如图片、视频、日志文件等。
对象存储将数据以对象的形式存储，并使用唯一的标识符（通常是URL）对其进行访问。
著名的对象存储服务包括Amazon S3、Google Cloud Storage和Azure Blob Storage等。
3.列式存储：列式存储将数据按列存储，而非按行存储。
这种存储方式适用于需要频繁读取部分字段或进行聚合分析的场景。
HBase和Cassandra是常用的列式存储系统。
4.数据仓库和数据湖：数据仓库和数据湖是用于存储、管理和查询大量结构化和半结构化数据的解决方案。
数据仓库通常使用关系型数据库和OLAP技术，如Teradata、Oracle和Snowflake等；数据湖则通常使用分布式文件系统和列式存储系统，如Hadoop和AWS Athena。
二、数据处理处理大型数据集需要使用分布式计算和并行处理技术，以实现高效的数据处理。
以下是一些常用的数据处理方案：1.批量处理：批量处理适用于离线数据处理场景，通常使用MapReduce编程模型实现。
MapReduce将数据分成多个子任务，由多个计算节点并行处理，并将结果进行合并。
云计算中的大数据存储与处理方案(Ⅱ)
在当今信息化的时代，大数据已经成为各行各业不可或缺的资源。
在这样的背景下，云计算作为一种新兴的计算模式，为大数据的存储和处理提供了更加便捷和高效的解决方案。
本文将就云计算中的大数据存储与处理方案进行探讨。
一、大数据存储方案在云计算环境下，大数据的存储方案是至关重要的。
传统的存储系统已经无法满足大数据规模的存储需求，因此各种新型的存储技术应运而生。
其中，分布式存储系统是当前较为主流的大数据存储方案之一。
分布式存储系统将数据分布存储在多台服务器上，通过分布式文件系统管理和访问数据，提高了存储的可靠性和性能。
同时，分布式存储系统还可以根据需求进行扩展，适应大规模数据的存储需求。
除了分布式存储系统外，对象存储也是一种常见的大数据存储方案。
对象存储是一种以对象为基本存储单元的存储模式，具有高扩展性和低成本的特点。
在云计算环境下，对象存储可以通过HTTP或API进行访问，支持大规模并发访问和多地域分布，适用于大数据的存储和管理。
二、大数据处理方案除了存储，大数据的处理同样是云计算中的重要环节。
目前，大数据处理的主流技术包括MapReduce、Spark、Flink等。
MapReduce是一种分布式计算框架，可以将任务分解成多个子任务并行处理，适用于批量处理大规模数据。
而Spark和Flink则是近年来兴起的新一代大数据处理框架，具有更高的计算性能和更低的延迟，适用于实时数据处理和流式计算。
在云计算环境下，大数据处理还可以采用Serverless架构。
Serverless架构将计算资源的管理和调度交给云服务提供商，用户只需编写处理逻辑代码，无需关心底层的计算资源管理。
这种架构可以根据实际需求动态扩展和收缩计算资源，提高了计算的灵活性和效率。
三、云计算中的大数据存储与处理实践在实际应用中，云计算中的大数据存储与处理方案已经得到了广泛的应用。
以阿里云、亚马逊云、微软云等云服务提供商为例，它们提供了各种类型的大数据存储和处理服务，如对象存储、分布式数据库、大数据计算引擎等。
大数据存储与处理技术
大数据存储与处理技术随着互联网的快速发展，我们正处于一个信息爆炸的时代。
海量的数据被不断地产生和积累，这对于传统的数据存储和处理技术提出了巨大的挑战。
为了更好地应对这一挑战，大数据存储与处理技术应运而生。
本文将介绍大数据存储与处理技术的发展现状、挑战以及解决方案。
一、大数据存储的挑战随着数据量的不断增大，传统的关系型数据库遇到了存储容量的限制。
在传统数据库中，数据以表格的形式存储，每个表格都有固定的列和行。
这种结构在处理小规模数据时效果显著，但对于大数据而言却显得力不从心。
大数据存储的挑战主要包括以下几个方面：1. 存储容量有限：在传统的关系型数据库中，数据存储的容量受到硬件设备的限制。
当数据量超过硬件设备的承载能力时，数据库性能将会受到明显的影响。
2. 数据类型复杂多样：大数据包含各种各样的数据类型，如结构化数据、半结构化数据和非结构化数据。
传统数据库在存储和处理这些不同类型的数据时存在困难。
3. 读写效率低下：大数据的读写操作需要耗费较长的时间，传统数据库在处理大数据时往往效率低下。
这给业务的实时性和效率带来了很大的压力。
二、大数据存储技术解决方案为了解决大数据存储的挑战，出现了一系列的大数据存储技术，如分布式文件系统、列式存储和内存数据库等。
这些技术可以大大提升大数据存储的效率和性能。
1. 分布式文件系统：分布式文件系统是一种将大数据分散存储在多台服务器上的技术。
它可以将大数据分成小块进行存储，每个块都备份在多台服务器上，提高了存储的可靠性和冗余性。
2. 列式存储：列式存储是将表格按列进行存储的一种技术。
与传统的行式存储相比，列式存储可以提高数据的读取效率。
它可以只读取需要的列，避免了读取无关数据的开销，从而提升了查询性能。
3. 内存数据库：内存数据库是一种将数据存储在内存中的数据库技术。
相比磁盘存储，内存存储的读写速度更快，可以大大提升大数据处理的效率。
同时，内存数据库还可以通过集群部署来提高容量和性能。
大数据存储与处理技术高效管理海量数据
大数据存储与处理技术高效管理海量数据随着信息技术的迅猛发展，大数据存储和处理技术成为了企业和机构管理海量数据的重要手段。
面对不断增长的数据量，高效管理海量数据势在必行。
本文将介绍大数据存储与处理技术，并探讨如何实现高效的数据管理。
一、大数据存储技术1.1 分布式文件系统分布式文件系统（Distributed File System，简称DFS）是存储大数据的核心技术之一。
它将海量数据分布在多个独立的存储节点上，通过网络连接形成一个逻辑上的整体。
DFS具有高容错性和高可靠性，能够实现数据的快速存储和访问。
1.2 列存储和行存储在大数据存储中，列存储和行存储是常用的两种数据存储方式。
列存储将同一列的数据存放在一起，适合于查询操作；而行存储将同一行的数据存放在一起，适合于事务处理。
根据应用场景选择合适的存储方式能够提高数据访问效率。
1.3 NoSQL数据库NoSQL数据库（Not Only SQL）是一种非关系型数据库，广泛应用于大数据存储中。
与传统的关系型数据库相比，NoSQL数据库具有分布式处理能力和高扩展性，能够更好地应对大规模数据集和高并发访问的需求。
二、大数据处理技术2.1 批处理批处理是一种常用的大数据处理方式，适用于数据规模较大、计算复杂度较高的场景。
通过将数据划分成若干个批次进行处理，可以提高计算效率和性能。
2.2 流式处理流式处理是一种实时处理数据的方式，能够快速响应数据变化。
它通过将数据流分成一小段一小段进行处理，实现数据的实时计算和分析。
2.3 图计算图计算是用于处理复杂网络关系的大数据处理技术。
通过将数据抽象为图的节点和边，可以进行复杂的网络分析和图算法的计算。
三、高效管理海量数据的实现3.1 数据压缩与归档在海量数据存储中，数据压缩和归档是一种常用的数据管理方式。
通过对冷数据进行压缩和归档，可以节省存储空间和提高数据访问速度。
3.2 数据分片与负载均衡数据分片和负载均衡是实现数据高效管理的关键技术。
数据仓库的数据存储与处理课件
22
粒度与分割
• 数据粒度：是对数据仓库中的数据的综合程度高 低的度量。（一般分为四个级别：高度综合级、 轻度2综024/合7/2级4 、当前细节级、早期细节级）
• 分割：将数据分散到各自的物理单元中去以便能 分别处理，提高数据处理效率，数据分割后的数 据单元称为分片。
• 数据分割的标准：可按日期、地域、业务领域或 按多个分割标准的组合。 数据仓库与数据挖掘
第2章 数据仓库的数据存储 与处理
数2据024/存7/2储4 与数据处理是数据仓库系统实施 的三个关键环节中的中心环节。
数据存储结构设计和数据处理技术的研究 在数据仓库理论中占有重要地位。
数据仓库与数据挖掘
1
2.1 数据仓库的数据结构
企业数据模型
导出数据 (如:数据集市)
调和数据 (EDW & ODS)
关系数据库是存储OLAP数据的另一 种主要方式。与之对应的是关系联 机分析处理（ROLAP）
2024/7/24
数据仓库与数据挖掘
26
多维数据库（MDDB）
产品名称 20电24/器7/24
电器 电器 服装 服装 服装
电器 服装
关系数据库存储方式
销售地区
销售数量
江苏
940
上海
450
北京
340
江苏
830
将经过清洗后的数据（源系统）转换成装载对象 （目标系统）的格式。
数据仓库与数据挖掘
13
数据加载和索引：
将整理好的数据添加到数据仓库中。（方法？） 建立索2024引/7/。24
数据仓库与数据挖掘
14
数据ETL过程的实施要点：
ETL过程是一个数据流动的过程，中间的 “T”（转换）是关键 ；
如何处理大数据的存储与管理问题
如何处理大数据的存储与管理问题随着信息技术的不断发展，大数据已经成为各行各业的重要资源。
然而，大数据的存储与管理问题也随之而来。
如何高效地处理大数据的存储与管理，成为了许多企业和组织面临的挑战。
本文将探讨如何处理大数据的存储与管理问题，从数据存储架构、数据管理策略以及数据安全等方面进行分析和建议。
一、数据存储架构在处理大数据的存储与管理问题时，首先需要考虑的是数据存储架构。
合理的数据存储架构可以提高数据的存取效率，降低存储成本。
常见的数据存储架构包括分布式存储系统、云存储系统等。
1. 分布式存储系统分布式存储系统是一种将数据存储在多台服务器上的存储方式，通过将数据分散存储在不同的节点上，可以提高数据的可靠性和可扩展性。
常见的分布式存储系统包括Hadoop Distributed File System （HDFS）、GlusterFS等。
企业可以根据自身的需求选择合适的分布式存储系统，搭建稳定高效的数据存储环境。
2. 云存储系统云存储系统是将数据存储在云端服务器上的存储方式，通过云存储服务提供商提供的存储空间和计算资源，企业可以实现灵活的数据存储和管理。
常见的云存储系统包括Amazon S3、Google CloudStorage等。
选择合适的云存储系统可以帮助企业降低存储成本，提高数据的可用性和安全性。
二、数据管理策略除了合理的数据存储架构，有效的数据管理策略也是处理大数据存储与管理问题的关键。
数据管理策略包括数据备份、数据清洗、数据归档等方面。
1. 数据备份数据备份是保障数据安全的重要手段，通过定期备份数据可以防止数据丢失或损坏。
企业可以选择本地备份、远程备份或云备份等方式进行数据备份，确保数据的安全可靠。
2. 数据清洗大数据中常常存在着大量的无效数据和重复数据，数据清洗是清除这些无效数据和重复数据的过程。
通过数据清洗可以提高数据的质量和准确性，为数据分析和挖掘提供可靠的基础。
3. 数据归档随着数据量的不断增加，数据归档成为了处理大数据存储与管理问题的重要环节。
大数据存储与处理-大规模机器学习PPT资料84页
奇瓦瓦狗（体小，毛平滑）
腊肠犬
文本分类
• 根据email的内容，判断是否垃圾邮件 • 根据新闻内容，判断新闻类型
• Sport • Politics • Feature vector
• 单词向量（1，0）
常用方法
• 无监督学习
• 聚类
• 有监督学习
• 决策树 • 感知机：Perceptrons • SVM 支持向量机 • 神经元网络
允许 对应的x为 -1，但调整方法反过来：
预测错：
y真值是1， y真值是-1，
，说明 太大，减半 ， 说明 太小，加倍
扩展
• 平衡Winnow （Balanced Winnow） • Thick Separator
• 界限（Margin） • 放松
非线性边界
• 变换到线性上
Map-Reduce的实现
大数据存储与应用
大规模机器学习
课程主页：/?page_id=397 陈一帅
chenyishuaigmail
介绍
• 机器学习定义 • Perceptron （ 感知机） • SVM（ suppo机 • 最近邻（ nearest neighbor） • 决策树
• 试来图把x1包进
收敛性
• 只要是线性可分割 的，就会收敛
• 如果不是，最后会 震荡，无限循环
震荡时的停止算法
• 震荡时，如何停止算法？ • 逐渐减小调整幅度
• 观察训练集上的误差 • 观察一个小测试集上的误差 • 限制最大迭代次数
非零判决
• 平移
多类感知
• 超过两类 • 分别训练三个分类器
• 第二行不满足
• 获得梯度
更新w
• 重复 • 扫描惩罚函数表， • 计算梯度 • 调整权重
数据处理与存储PPT课件
学校名
团编号
N
运动员
19
第10章数据处理与存储
(3)多对多联系 如果实体集E1中的每个实体与实体集E2中的 多个实体有联系，反之亦然，则称实体集E1 和实体集E2之间的联系是多对多的联系，记 为M:N。
20
第10章数据处理与存储
【例10.6】学生与课程之间的联系
学校实行学分制以后，规定每个学生每学期可选多 门课程，每门课程必须有超过30人选修，才能开设。 请绘出学生与课程的实体-联系图。
在SQL中，关系模式称为数据表；元祖称为 行或者记录；属性称为列或者字段。
37
第10章数据处理与存储
2.SELECT语句
SELECT 列表达式 FROM 数据表名 WHERE 条件表达式
SELECT子句用于指明需要查询的列，可以查 询一个或多个列。
FROM子句用于指明要查询的数据来自哪些 数据表，可以查询一张或多张数据表。
(4)多元联系
一元联系：同一实体集内部实体之间的联系 二元联系：两个实体之间的联系，包括1:1、 1:N和M:N联系。 多元联系：多个实体间的联系。
23
第10章数据处理与存储
【例10.8】班长与学生之间的联系
班长和学生同属于一个学生实体集，他们之间有着 领导与被领导的联系。请绘出班长与学生的实体-联 系图。
33
第10章数据处理与存储
(3) 若实体间的联系是1:N联系，则在N端 实体转换成的关系模式中加入1端实体的主 键。 【例10.14】将例10.4和例10.5的实体-联系 图转换为关系模式
班级(班级号, 班级名, 人数) 学生(学号, 姓名, 年龄, 班级号) 代表团(团编号, 学校名, 住所) 运动员(编号, 姓名, 年龄, 团编号)
大数据存储与管理-第2篇
大数据存储与管理概述
大数据存储与管理的发展趋势
1.云计算将成为大数据存储与管理的重要平台，提供更加灵活和高效的计算资源。 2.人工智能和机器学习技术将在大数据存储与管理中发挥越来越重要的作用，提高数据分析的自动 化和智能化水平。 3.数据安全和隐私保护将成为大数据存储与管理的重要考虑因素，需要采取有效的措施确保数据的 安全性和隐私性。
▪ NoSQL数据库的选型
1.根据数据类型和应用场景选择适合的NoSQL数据库类型，如 键值存储数据库适用于简单的数据存储和查询，文档数据库适 用于处理复杂的文档数据，图数据库适用于处理大规模的图结 构数据。 2.考虑NoSQL数据库的性能和可扩展性，选择具有高性能和良 好可扩展性的数据库产品。 3.考虑NoSQL数据库的可靠性和稳定性，选择具有高可用性和 容错性的数据库产品。
数据备份与恢复
数据备份与恢复
▪ 数据备份的重要性
1.防止数据丢失：数据备份能够确保在发生硬件故障、软件问 题或人为错误时，重要数据不会丢失，提高数据的安全性和可 靠性。 2.快速恢复：备份数据可以快速恢复到原始状态，减少因数据 丢失导致的业务中断时间，提高系统的可用性。 3.满足合规要求：许多行业和法规要求组织必须备份数据，以 确保数据的完整性效避免数据丢失和损坏。 2.数据备份与恢复需要考虑备份策略、备份数据存储、备份数 据恢复等方面。 3.常用的数据备份与恢复技术包括快照技术、数据复制技术等 。
大数据存储技术
大数据应用中的数据处理和存储技术
大数据应用中的数据处理和存储技术随着人类生产生活的日益数据化，数据量不断增长，如何高效地存储和处理这些数据成为一个巨大的挑战。
大数据技术应运而生，成为处理和存储大型数据的必要技术。
本文将介绍大数据应用中的数据处理和存储技术。
一、数据存储技术数据存储技术是大数据技术的一个重要组成部分，它涉及到如何存储大量的数据。
在大数据应用中，数据存储技术的要求包括高容量、高可靠性、高扩展性、高可用性等。
以下是几种常见的数据存储技术：1. Hadoop存储技术Hadoop是一个开源软件框架，用于存储和处理大规模数据集。
它采用了分布式文件系统（HDFS）和分布式计算框架（MapReduce）来实现数据存储和处理。
Hadoop的主要特点是高可靠性、高扩展性和高容错性。
2. NoSQL存储技术NoSQL（Not Only SQL）是一种非关系型数据库，它旨在通过解决关系型数据库的局限性来支持大规模的分布式数据存储。
NoSQL存储技术根据数据类型和用途的不同，可以分为多种类型，如键值存储、列存储、文档存储、图形数据库等。
3. 分布式存储技术分布式存储技术采用分布式架构来实现数据存储和处理，它将数据分散存储到多台服务器上，从而实现数据的高扩展性和高可用性。
常用的分布式存储技术包括Ceph、GlusterFS、Swift等。
二、数据处理技术数据处理技术是大数据技术的另一个重要组成部分，它涉及到如何高效地处理大量的数据。
在大数据应用中，数据处理技术的要求包括高速度、高效率、高精度等。
以下是几种常见的数据处理技术：1. MapReduce处理技术MapReduce是一种分布式计算模型，它将大规模数据的处理任务分解为多个小任务，并将这些小任务分配给不同的计算节点来执行。
通过分布式计算的方式，MapReduce可以实现对大规模数据的高速处理。
Hadoop是一种基于MapReduce模型的分布式计算框架。
2. 内存计算技术内存计算技术采用内存作为数据存储介质，通过在内存中进行数据处理，可以实现对大规模数据的高速处理。
大数据存储与处理技术探究
大数据存储与处理技术探究随着信息时代的到来，大数据已经成为现代社会的一种重要资源。
然而，对于大数据的存储和处理成为了一项具有挑战性的任务。
本文将探究大数据存储与处理技术的发展并分析其在现实应用中的重要性。
1. 大数据存储技术在大数据时代，数据量的急剧增加使得传统的存储方法已经无法满足需求。
因此，研究人员开发了各种新的大数据存储技术。
1.1 分布式文件系统分布式文件系统将大数据分散存储在多个服务器上，从而实现数据的高可靠性和高扩展性。
例如，Hadoop分布式文件系统（HDFS）就是一种常用的大数据存储解决方案。
1.2 列式数据库列式数据库与传统的行式数据库相比，更适合存储大规模的数据。
列式数据库将数据按列存储，提高了数据的访问效率和压缩比率。
一些知名的列式数据库产品包括Apache Cassandra和Google Bigtable。
1.3 内存数据库内存数据库以内存为主要存储介质，相比磁盘存储具有更快的读写速度。
这种技术的发展使得大数据的实时处理成为可能。
例如，Apache Ignite是一种常用的内存数据库。
2. 大数据处理技术大数据处理是指对大规模数据进行分析和提取有价值信息的过程。
为了应对数据量大、高速更新的特点，研究人员开发了多种大数据处理技术。
2.1 分布式计算框架分布式计算框架可以将计算任务分配给多台计算机进行并行处理，提高了数据处理的效率和吞吐量。
Hadoop和Apache Spark是目前最流行的两种分布式计算框架。
2.2 流式处理流式处理是一种实时处理大数据的方法，可以在数据产生的同时进行处理和分析。
这种技术适用于对实时性要求较高的应用场景，如金融交易和网络监控。
Apache Flink和Storm是常用的流式处理框架。
2.3 机器学习机器学习是一种利用大数据来训练模型并进行预测和决策的方法。
通过分析大量的数据，机器学习算法可以发现数据中的规律和趋势。
TensorFlow和Scikit-learn是常用的机器学习工具。
【全版】数据仓库的数据存储与处理推荐PPT
2 数据仓库的数据特征
据 集 成 ， 即 完 成 数 据 的 抓 取 / 抽 取 多维数据模型及其相关概念
数据ETL是用来实现异构数据源的数据集成，即完成数据的抓取/抽取（Capture/Extract）、清洗（Scrub or data cleansing）、转换 （Transform）、装载与索引（Load and Index）等数据调和工作
ETL过程是一个数据流动的过程，中间的“T”（转换）是关键 ； 两种主流建模技术 :由Inmon提出的企业级数据仓库模型和由Kimball提出的多维模型 ；
and Index）等数据调和工作 多维数据模型及其相关概念
多维数据模型及其相关概念 1 数据仓库的三层数据结构
两种主流建模技术 :由Inmon提出的企业级数据仓库模型和由Kimball提出的多维模型 ；
关于数据综合级别与粒度的确定: 一般把数据分成四个级别：早期细 节级、当前细节级、轻度综合级、 高度综合级
2021/7/28
9
多维数据模型的物理实现
多维数据库（MDDB）,其数据是存 储在大量的多维数组中，而不是关 系表中 ,与之相对应的是多维联机分 析处理（MOLAP）
关系数据库是存储OLAP数据的另一 种主要方式。与之对应的是关系联 机分析处理（ROLAP）
2021/7/28
5
数据的ETL过程描述
抽取/抓取
操作型 系统
清洗 集结地 (Staging Area)
拒绝数据的信息
转换
有关拒绝数据的信息
加载与索引
EDW 或 ODS
2021/7/28
6
数据ETL过程的实施要点
ETL过程是一个数据流动的过程，中 间的“T”（转换）是关键 ；
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1998
2000
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2012
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1997
1999
2001
2003
2005
2007
2009
2011
...
合作开发
BackRub 搜索引擎
无共享（Shared Nothing，SN） – 每个处理器拥有独立的内存和若干磁盘，
通过高速网络相连 – 处理器独立处理所管理的数据 – 数据传输量小，效率高 – 可扩展性强 – 节点间交换数据开销较大 – 适合处理器数量较大的大规模并行系统 – 后期发展的主流
三大关键问题
存储 计算 容错
数据容错
第二讲 大数据的关键技术
大数据的三个关键问题 Google的大数据技术
Google的业务：PageRank 三大法宝
1
三大关键问题
3V
数据分析 数据计算
｝
平
台 管
数据存储
理
｝
文件存储
数据集成
现代数据处理 能力组件
Database Web Log … 数据源 现代数据处理框架
计算
｝ 容错
Google 公司成立
建立10亿 商品+新 80亿网址 YouTube Health+
网址的索 闻+API 索引+上市 +Google iPhone
引
+学术搜索 Apps
应用
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Google之前的搜索
目录型搜索：Yahoo!
– 收集：人工分类 – 索引：主题 – 使用：目录结构 – 优点：准确率高 – 缺点：覆盖率低
– 结构简单，负载均衡 – 数据总线成为瓶颈，可扩展性较差，
共享内存单点故障 – 适合处理器较少（≤8）的小规模并
行数据库
共享磁盘（Shared Disk，SD） – 多个处理器，每个处理器拥有独立
内存，多个磁盘，处理器与磁盘通 过数据总线相连 – 处理器间共享全部磁盘 – 容错性提高 – 共享磁盘成为性能瓶颈，需要额外 维护内存与磁盘间的数据一致性
RAID单节点数据冗余存储
– RAID0：并行磁盘 – RAID1：镜像冗余 – RAID10：RAID1+RAID0 – RAID5：校验冗余
集群多节点数据冗余存储
Source: /
计算任务容错
计算任务容错的关键问题：
– 故障监测 – 计算数据定位与获取 – 任务迁移
分割并行 – 数据操作的输入数据可以分解为多个
子集，且子集之间相互独立 – 分割为若干独立的子操作，每个子操
作只处理对应的部分数据，并将这些 子操作配到不同的处理器上执行
– 例： Scan → Merge
并行系统架构
共享内存（Shared Memory，SM） – 多个处理器，多个磁盘，一个共享
内存，通过数据总线相连 – 处理器间共享全部磁盘和内存
三大关键问题
存储 计算 容错
多核技术
Moor定律：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每 隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。
采用多核（Multi-core）技术提升IPC，从而突破性能提升瓶颈。
指令数
主频
多处理器技术
多处理器技术的核心：
IPS
MF
IPC
存储
三大关键问题
存储 计算 容错
存储问题
解决大数据存储效率的两方面：
– 容量 – 吞吐量
容量
– 单硬盘容量提升：MB → GB → TB → ┈ – 系统整体容量提升：DAS、NAS、SAN
吞吐量 = 传输数据量 / 传输时间
– 单硬盘吞吐量提升：转速、接口、缓存等 – 节点吞吐量提升：RAID、专用数据库机
Google的大数据技术
Google是如何解决其大数据处理的三个关键性问题 的?
我们需要先了解Google的业务特点。
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Google最重要的业务？ 搜索
AdWords
Google发展史
当佩奇遇见 命名
布林
首名专用 厨师入职
图片搜索 开始收购
+30亿网 +Google
提升吞吐量
RAID：Redundant Array of Inexpensive Disks，冗余磁盘阵列
– 把多块独立的硬盘按一定的方式组合起来形成一个硬盘组，从而实现高性 能和高可靠性
– RAID0：连续以位或字节为单位分割数据，并行读/写于多个磁盘上，提升 吞吐量
Source: /
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按 不同类型计算任务或进程由不同处理器执行 – 简单，操作系统修改小 – 低效 – 早期过渡性架构
对称多处理器架构（SMP）
– 所有处理器完全对等 – 计算任务按需分配 – 高效 – 普遍采用
并行模式
三大法宝 – Sanjay Ghemawat, Howard Gobioff, et. al., The Google file system, Proceedings of the Nineteenth ACM Symposium on Operating Systems Principles, 2003. (3911) – Jeffrey Dean, Sanjay Ghemawat, MapReduce: Simplified Data Processing on Large Clusters , Sixth Symposium on Operating System Design and Implementation, 2004. (9569) – Fay Chang, Jeffrey Dean, et. al., Bigtable: A Distributed Storage System for Structured Data, Seventh Symposium on Operating System Design and Implementation, 2006. (2558)
独立并行 – 两个数据操作间没有数据依
赖关系
– 可以采用独立并行的方式分 配给不同的处理器执行
– 例：两个独立数据集的Scan 操作
流水线并行 – 多个操作间存在依赖关系，且
后一个操作必须等待前一个操 作处理完后方可执行 – 将多个操作分配给不同处理器， 但处理器间以流水线方式执行
– 例：Scan → Sort → Group
索引型搜索：AltaVista
– 收集：自动爬取（Scooter） – 索引：自动标记 – 使用：输入关键词搜索 – 优点：覆盖率高 – 缺点：准确率低
覆盖率 VS. 准确率：鱼与熊掌不可兼得？
Google的自我揭秘！
核心算法 – Lawrence Page, Sergey Brin, et. al., The PageRank Citation Ranking: Bringing Order to the Web. Technical Report, Stanford InfoLab, 1999. (6881)