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牛宝体育如何创建一个大数据平台?具体的步骤

2023-09-09
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  牛宝体育牛宝体育我可能还不够资格回答这个问题,没有经历过一个公司大数据平台从无到有到复杂的过程。不过说说看法吧,也算是梳理一下想法找找喷。

  曾经听过spotify的分享,印象很深的是,他们分享说,他们的hadoop集群第一次故障是因为,机器放在靠窗的地方,太阳晒了当机了(笑)。从简单的没有机房放在自家窗前的集群到一直到现在复杂的数据平台,这是一个不断演进的过程。

  对小公司来说,大概自己找一两台机器架个集群算算,也算是大数据平台了。在初创阶段,数据量会很小,不需要多大的规模。这时候组件选择也很随意,Hadoop一套,任务调度用脚本或者轻量的框架比如luigi之类的,数据分析可能hive还不如导入RMDB快。监控和部署也许都没时间整理,用脚本或者轻量的监控,大约是没有ganglia、nagios,puppet什么的。这个阶段也许算是技术积累,用传统手段还是真大数据平台都是两可的事情,但是为了今后的扩展性,这时候上Hadoop也许是不错的选择。

  当进入高速发展期,也许扩容会跟不上计划,不少公司可能会迁移平台到云上,比如AWS阿里云什么的。小规模高速发展的平台,这种方式应该是经济实惠的,省了运维和管理的成本,扩容比较省心。要解决的是选择平台本身提供的服务,计算成本,打通数据出入的通道。整个数据平台本身如果走这条路,可能就已经基本成型了。走这条路的比较有名的应该是netflix。

  也有一个阶段,你发现云服务的费用太高,虽然省了你很多事,但是花钱嗖嗖的。几个老板一合计,再玩下去下个月工资发布出来了。然后无奈之下公司开始往私有集群迁移。这时候你大概需要一群靠谱的运维,帮你监管机器,之前两三台机器登录上去看看状态换个磁盘什么的也许就不可能了,你面对的是成百上千台主机,有些关键服务必须保证稳定,有些是数据节点,磁盘三天两头损耗,网络可能被压得不堪重负。你需要一个靠谱的人设计网络布局,设计运维规范,架设监控,值班团队走起7*24小时随时准备出台。然后上面再有平台组真的大数据平台走起。

  然后是选型,如果有技术实力,可以直接用社区的一整套,自己管起来,监控部署什么的自己走起。这个阶段部署监控和用户管理什么的都不可能像两三个节点那样人肉搞了,配置管理,部署管理都需要专门的平台和组件;定期Review用户的作业和使用情况,决定是否扩容,清理数据等等。否则等机器和业务进一步增加,团队可能会死的很惨,疲于奔命,每天事故不断,进入恶性循环。

  当然有金钱实力的大户可以找Cloudera,Hortonworks,国内可以找华为星环,会省不少事,适合非互联网土豪。当然互联网公司也有用这些东西的,比如Ebay。

  比如你的数据接入,之前可能找个定时脚本或者爬log发包找个服务器接收写入HDFS,现在可能不行了,这些大概没有高性能,没有异常保障大数据,你需要更强壮的解决方案,比如Flume之类的。

  你的业务不断壮大牛宝体育,老板需要看的报表越来越多,需要训练的数据也需要清洗,你就需要任务调度,比如oozie或者azkaban之类的,这些系统帮你管理关键任务的调度和监控。

  数据分析人员的数据大概可能渐渐从RDBMS搬迁到集群了,因为传统数据库已经完全hold不住了,但他们不会写代码,所以你上马了Hive。然后很多用户用了Hive觉得太慢,你就又上马交互分析系统,比如Presto,Impala或者SparkSQL。

  你的数据科学家需要写ML代码,他们跟你说你需要Mahout或者Spark MLLib,于是你也部署了这些。

  至此可能数据平台已经是工程师的日常工作场所了,大多数业务都会迁移过来。这时候你可能面临很多不同的问题。

  比如各个业务线数据各种数据表多的一塌糊涂,不管是你还是写数据的人大概都不知道数据从哪儿来,接下去到哪儿去。你就自己搞了一套元数据管理的系统。

  你分析性能,发现你们的数据都是上百Column,各种复杂的Query,裸存的Text格式即便压缩了也还是慢的要死,于是你主推用户都使用列存,Parquet,ORC之类的。

  又或者你发现你们的ETL很长,中间生成好多临时数据,于是你下狠心把pipeline改写成Spark了。

  再接下来也许你会想到花时间去维护一个门户,把这些零散的组件都整合到一起,提供统一的用户体验,比如一键就能把数据从数据库chua一下拉到HDFS导入Hive,也能一键就chua一下再搞回去;点几下就能设定一个定时任务,每天跑了给老板自动推送报表;或者点一下就能起一个Storm的topology;或者界面上写几个Query就能查询Hbase的数据。这时候你的数据平台算是成型了。

  你发现社区不断在解决你遇到过的问题,于是你们架构师每天分出很多时间去看社区的进展,有了什么新工具,有什么公司发布了什么项目解决了什么问题,兴许你就能用上。

  上了这些乱七八糟的东西,你以为就安生了?Hadoop平台的一个大特点就是坑多。尤其是新做的功能新起的项目。对于平台组的人,老板如果知道这是天然坑多的平台,那他也许会很高兴,因为跟进社区,帮忙修bug,一起互动其实是很提升公司影响力的实情。当然如果老板不理解,你就自求多福吧,招几个老司机,出了问题能马上带路才是正道。当然团队的技术积累不能不跟上,因为数据平台还是乱世,三天不跟进你就不知道世界是什么样了。任何一个新技术,都是坑啊坑啊修啊修啊才完善的。如果是关键业务换技术,那需要小心再小心,技术主管也要有足够的积累,能够驾驭,知道收益和风险。

  其实我觉得吧,大数据平台还是其他平台,关键是有个有前瞻性的领头人,踩过坑的来带最好,没踩过的懂得慎之又慎不断学习,务实又肯尝试新技术,有全局观的人带着跑就能搞起来……

  亲身参与,作为主力完成了一个信息大数据分析平台。中间经历了很多问题,算是有些经验,因而作答。

  一般使用开源版的Redhat系统--CentOS作为底层平台。为了提供稳定的硬件基础,在给硬盘做RAID和挂载数据存储节点的时,需要按情况配置。例如,可以选择给HDFS的namenode做RAID2以提高其稳定性,将数据存储与操作系统分别放置在不同硬盘上,以确保操作系统的正常运行。

  先说下使用开源组件的优点:1)使用者众多,很多bug可以在网上找的答案(这往往是开发中最耗时的地方)。2)开源组件一般免费,学习和维护相对方便。3)开源组件一般会持续更新,提供必要的更新服务『当然还需要手动做更新操作』。4)因为代码开源,若出bug可自由对源码作修改维护。

  再简略讲讲各组件的功能。分布式集群的资源管理器一般用Yarn,『全名是Yet Another Resource Negotiator』。常用的分布式数据数据『仓』库有Hive、Hbase。Hive可以用SQL查询『但效率略低』,Hbase可以快速『近实时』读取行。外部数据库导入导出需要用到Sqoop。Sqoop将数据从Oracle、MySQL等传统数据库导入Hive或Hbase。Zookeeper是提供数据同步服务,Yarn和Hbase需要它的支持。Impala是对hive的一个补充,可以实现高效的SQL查询。ElasticSearch是一个分布式的搜索引擎。针对分析,目前最火的是Spark『此处忽略其他,如基础的MapReduce 和 Flink』。Spark在core上面有ML lib,Spark Streaming、Spark QL和GraphX等库,可以满足几乎所有常见数据分析需求。

  值得一提的是,上面提到的组件,如何将其有机结合起来,完成某个任务,不是一个简单的工作,可能会非常耗时。

  前面提到,数据导入的工具是Sqoop。用它可以将数据从文件或者传统数据库导入到分布式平台『一般主要导入到Hive,也可将数据导入到Hbase』。

  数据预处理是为后面的建模分析做准备,主要工作时从海量数据中提取可用特征,建立大宽表。这个过程可能会用到Hive SQL,Spark QL和Impala。

  数据建模分析是针对预处理提取的特征/数据建模,得到想要的结果。如前面所提到的,这一块最好用的是Spark。常用的机器学习算法,如朴素贝叶斯、逻辑回归、决策树、神经网络、TFIDF、协同过滤等,都已经在ML lib里面,调用比较方便。

  可视化一般式对结果或部分原始数据做展示。一般有两种情况,行数据展示,和列查找展示。在这里,要基于大数据平台做展示,会需要用到ElasticSearch和Hbase。Hbase提供快速『ms级别』的行查找。 ElasticSearch可以实现列索引,提供快速列查找。

  理论上来说,稳定性是分布式系统最大的优势,因为它可以通过多台机器做数据及程序运行备份以确保系统稳定。但也由于大数据平台部署于多台机器上,配置不合适,也可能成为最大的问题。 曾经遇到的一个问题是Hbase经常挂掉,主要原因是采购的硬盘质量较差。硬盘损坏有时会到导致Hbase同步出现问题,因而导致Hbase服务停止。由于硬盘质量较差,隔三差五会出现服务停止现象,耗费大量时间。结论:大数据平台相对于超算确实廉价,但是配置还是必须高于家用电脑的。

  如何快速扩展已有大数据平台,在其基础上扩充新的机器是云计算等领域应用的关键问题。在实际2B的应用中,有时需要增减机器来满足新的需求。如何在保留原有功能的情况下,快速扩充平台是实际应用中的常见问题。

  上述是自己项目实践的总结。整个平台搭建过程耗时耗力,非一两个人可以完成。一个小团队要真正做到这些也需要耗费很长时间。

  目前国内和国际上已有多家公司提供大数据平台搭建服务,国外有名的公司有Cloudera,Hortonworks,MapR等,国内也有华为、明略数据、星环等。另外有些公司如明略数据等还提供一体化的解决方案,寻求这些公司合作对 于入门级的大数据企业或没有大数据分析能力的企业来说是最好的解决途径。

  对于一些本身体量较小或者目前数据量积累较少的公司,个人认为没有必要搭建这一套系统,暂时先租用AWS和阿里云就够了。对于数据量大,但数据分析需求较简单的公司,可以直接买Tableau,Splunk,HP Vertica,或者IBM DB2等软件或服务即可。

  扩展一下这个问题,从常规数据平台到大数据平台的选择可参考阅读:怎样选择数据平台的建设方案 - 知乎专栏

  首先要有Hadoop集群,在有HDFS与Hive后,才能开展数据接入工作,才能基于集群建设工具链;当工具链部分的OLAP引擎构建好,才有上层BI、报表系统和数据API,只有AdHoc能力构建好,才能提供基于SQL的数据探索平台,工具链中特别需要建设好调度系统,才能在实现好数据ETL任务的同时,管控数据流向与数据关系。最后则是服务层面的建设,重心在于迎合需求的同时,服务做得更加易用,数据管理系统会穿插于整个大数据平台中。所以弄清了每个部分的相互关系也就容易明白大数据平台的建设流程。

  最后,关于大数据资讯和案例干货,欢迎关注专栏:帆软数据应用研究院 - 知乎专栏

  面对海量的各种来源的数据,如何对这些零散的数据进行有效的分析,得到有价值的信息一直是大数据领域研究的热点问题。大数据分析处理平台就是整合当前主流的各种具有不同侧重点的大数据处理分析框架和工具,实现对数据的挖掘和分析,一个大数据分析平台涉及到的组件众多,如何将其有机地结合起来,完成海量数据的挖掘是一项复杂的工作。

  在搭建大数据分析平台之前,要先明确业务需求场景以及用户的需求,通过大数据分析平台,想要得到哪些有价值的信息,需要接入的数据有哪些,明确基于场景业务需求的大数据平台要具备的基本的功能,来决定平台搭建过程中使用的大数据处理工具和框架。

  操作系统一般使用开源版的RedHat、CentOS或者Debian作为底层的构建平台,要根据大数据平台所要搭建的数据分析工具可以支持的系统,正确地选择操作系统的版本。

  Hadoop作为一个开发和运行处理大规模数据的软件平台,实现了在大量的廉价计算机组成的集群中对海量数据进行分布式计算。Hadoop框架中最核心的设计是HDFS和MapReduce,HDFS是一个高度容错性的系统,适合部署在廉价的机器上,能够提供高吞吐量的数据访问,适用于那些有着超大数据集的应用程序;MapReduce是一套可以从海量的数据中提取数据最后返回结果集的编程模型。在生产实践应用中,Hadoop非常适合应用于大数据存储和大数据的分析应用,适合服务于几千台到几万台大的服务器的集群运行,支持PB级别的存储容量。

  Hadoop家族还包含各种开源组件,比如Yarn,Zookeeper,Hbase,Hive,Sqoop,Impala,Spark等。使用开源组件的优势显而易见,活跃的社区会不断的迭代更新组件版本,使用的人也会很多,遇到问题会比较容易解决,同时代码开源,高水平的数据开发工程师可结合自身项目的需求对代码进行修改,以更好地为项目提供服务。

  面对各种来源的数据,数据接入就是将这些零散的数据整合在一起,综合起来进行分析。数据接入主要包括文件日志的接入、数据库日志的接入、关系型数据库的接入和应用程序等的接入,数据接入常用的工具有Flume,Logstash,NDC(网易数据运河系统),Sqoop等。对于实时性要求比较高的业务场景,比如对存在于社交网站、新闻等的数据信息流需要快速处理反馈,那么数据的接入可以使用开源的Strom,Spark streaming等。当需要使用上游模块的数据进行计算、统计和分析的时候,就需要用到分布式的消息系统,比如基于发布/订阅的消息系统kafka。还可以使用分布式应用程序协调服务Zookeeper来提供数据同步服务,更好地保证数据的可靠和一致性。

  数据预处理是在海量的数据中提取出可用特征,建立宽表,创建数据仓库,会使用到HiveSQL,SparkSQL和Impala等工具。随着业务量的增多,需要进行训练和清洗的数据也会变得越来越复杂,可以使用azkaban或者oozie作为工作流调度引擎,用来解决有多个hadoop或者spark等计算任务之间的依赖关系问题。

  除了Hadoop中已广泛应用于数据存储的HDFS,常用的还有分布式、面向列的开源数据库Hbase,HBase是一种key/value系统,部署在HDFS上,与Hadoop一样,HBase的目标主要是依赖横向扩展,通过不断的增加廉价的商用服务器,增加计算和存储能力。同时hadoop的资源管理器Yarn,可以为上层应用提供统一的资源管理和调度,为集群在利用率、资源统一等方面带来巨大的好处。Kudu是一个围绕Hadoop生态圈建立的存储引擎,Kudu拥有和Hadoop生态圈共同的设计理念,可以运行在普通的服务器上,作为一个开源的存储引擎,可以同时提供低延迟的随机读写和高效的数据分析能力。Redis是一种速度非常快的非关系型数据库,可以将存储在内存中的键值对数据持久化到硬盘中,可以存储键与5种不同类型的值之间的映射。

  Hive可以将结构化的数据映射为一张数据库表,并提供HQL的查询功能,它是建立在Hadoop之上的数据仓库基础架构,是为了减少MapReduce编写工作的批处理系统,它的出现可以让那些精通SQL技能、但是不熟悉MapReduce、编程能力较弱和不擅长Java的用户能够在HDFS大规模数据集上很好的利用SQL语言查询、汇总、分析数据。Impala是对Hive的一个补充,可以实现高效的SQL查询,但是Impala将整个查询过程分成了一个执行计划树,而不是一连串的MapReduce任务,相比Hive有更好的并发性和避免了不必要的中间sort和shuffle。Spark可以将Job中间输出结果保存在内存中,不需要读取HDFS,Spark启用了内存分布数据集,除了能够提供交互式查询外,它还可以优化迭代工作负载。Solr是一个运行在Servlet容器的独立的企业级搜索应用的全文搜索服务器,用户可以通过http请求,向搜索引擎服务器提交一定格式的XML,生成索引,或者通过HTTP GET操作提出查找请求,并得到XML格式的返回结果。

  还可以对数据进行建模分析,会用到机器学习相关的知识,常用的机器学习算法,比如贝叶斯、逻辑回归、决策树、神经网络、协同过滤等。

  对于处理得到的数据可以对接主流的BI系统,比如国外的Tableau、Qlikview、PowrerBI等,国内的SmallBI和新兴的网易有数等,将结果进行可视化,用于决策分析;或者回流到线上,支持线上业务的发展。

  搭建一套大数据分析平台不是一件简单的事情,本身就是一项复杂的工作,在这过程中需要考虑的因素有很多,比如:

  稳定性,可以通过多台机器做数据和程序运行的备份,但服务器的质量和预算成本相应的会限制平台的稳定性;

  可扩展性:大数据平台部署在多台机器上,如何在其基础上扩充新的机器是实际应用中经常会遇到的问题;

  安全性:保障数据安全是大数据平台不可忽视的问题,在海量数据的处理过程中,如何防止数据的丢失和泄漏一直是大数据安全领域的研究热点。

  利益相关:网易猛犸大数据平台是一站式大数据应用开发和数据管理平台。基于业务场景设计的用户操作界面提高了系统的易用性,结束了平台命令行运维的繁琐状态,数据开发工程师和数据分析师通过简单拖拽和表单填写即可完成数据科学相关工作。平台提供多租户支持,不同租户之间相互隔离,底层使用Kerberos认证,实现了数据的安全性和隔离性,除了认证系统,利用ranger实现了细粒度权限控制,保证了各个租户之间只能查看授权访问的库、表或者字段,此外,平台提供审计功能,通过对用户平台行为的记录、分析和汇报,用来帮助事后生成合规报告、事故追根溯源,提高平台的安全性。

  数据接入是将数据写入数据仓储中,也就是数据整合。因为在企业中,数据可能分布在外部和内部,分布在外部的是企业使用第三方系统产生的数据和一些公共数据,分布在企业内部的是企业内部IT系统产生的数据。这些数据一般都是独立分布的,也就是所说的数据孤岛,此时的这些数据是没有什么意义的,因此数据接入就是将这些内外部的数据整合到一起,将这些数据综合起来进行分析。

  数据处理是对接入的数据进行数据清洗和ETL建模,将各个数据表之间的关系建立起来,比如关联,聚合,追加等等这些处理。

  数据分析是在数据处理后的数据基础上进行维度和数值的可视化分析,也就是基于OLAP的查询和分析,包含上卷,钻取,切片,转轴等操作,最后分析的结果通过报表或是仪表盘来呈现出来,从而支撑业务人员和决策人员。

  按照数据处理的顺序可以将大数据平台分为传统型和敏捷型,传统型的是在将数据送入数据仓储里面之前做,存入数据仓储里面的数据已经定义好了事实维度这些模型关系,业务人员可以直接进行查询,但是实时性和灵活性会大打折扣,如果业务人员需要分析一个事先没有的数据的话,需要去跟技术人员反馈,技术人员来完成处理。而敏捷型的则是将数据处理放到了后面,这样业务人员可以根据自己的需要去自助探索式的建模和进行数据分析,但是对系统的性能要求较高。

  首先是数据仓储,一般是基于HDFS,采用分布式的文件系统来进行存储。数据处理和数据分析需要基于大数据处理引擎,如果想要实时的查询则需要用Spark这类的基于内存计算的,如果实时性要求没那么高的则可以用基于MR的这些离线计算的引擎。数据分析需要OLAP以及前端可视化这些技术来进行支撑。

  通过上面的介绍,我们可以看出需要的技术成本是比较高的,因此对于初创型的公司建议采用第三方的工具来使用。比如国内的BDP()和永洪(),国外的DOMO()这些SaaS产品,更小型的团队可以使用BDP个人版(me.bdp.cn)。这些数据产品都是可以满足企业分析数据的需要,同时有上面所说的各类功能。由于BDP个人版是免费的,这里通过一些截图来说明一下。

  如果公司有足够的实力,想自建数据平台,可以在现有的一些开源的数据相关的工具来进行搭建,底层存储和计算平台的HDFS,Spark,Hive这些都是Apache开源的大数据,OLAP有Kylin,Saiku这些开源工具,可视化有Airbnb开源的Superset,如果在这些基础上进行搭建和开发,相信能够省去一些开发量,但是事物除了有共性还是有个性的,想要绝对的满足需求是没有的,都是需要企业根据自身的需求来进行定制化开发的。

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