Файл: Многомерное представление данных ключевое требование к olap средствам.docx

Выполнил:Нуров.С.Ю

Группа: ЛрБИо-102рсоб

Приняла: Алексеева Тамара Владимировна

Москва2023

OLAP-системы

ОLAP — оперативный аналитический процесс, основанный на многомерной иерархической структуре данных, входящей в более широкую область информационных технологий: бизнес-анализ (BI), а также интерактивную аналитическую обработку данных.

С позиции пользователя, это системы для просмотра информации с разных срезов и автоматического поиска данных в различных форматах, а также для проведения аналитической обработки. Все это позволяет создавать системы для подготовки отчетов о бизнес-результатах, которые могут быть представлены в различных видах и форматах. Например, отчеты по продажам, различные формы бюджетирования и т.д.

Очевидны плюсы подобного представления и в других формах анализа данных, в том числе для прогнозирования.

Требования к OLAP-системам. FASMI

Ключевое требование, предъявляемое к OLAP-системам — скорость, позволяющая использовать их в процессе интерактивной работы аналитика с информацией. В этом смысле OLAP-системы противопоставляются, во-первых, традиционным РСУБД, выборки из которых с типовыми для аналитиков запросами, использующими группировку и агрегирование данных, обычно затратны по времени ожидания и загрузке РСУБД, поэтому интерактивная работа с ними при сколько-нибудь значительных объемах данных сложна. Во-вторых, OLAP-системы противопоставляются и обычному плоскофайловому представлению данных, например, в виде часто используемых традиционных электронных таблиц, представление многомерных данных в которых сложно и не интуитивно, а операции по смене среза — точки зрения на данные — также требуют временных затрат и усложняют интерактивную работу с данными.

Термин OLAP, предложенный Эдгаром Коддом (Edgar Codd) для разграничения таких систем с OLTP-системами

(от англ. OnLine Transaction Processing — обработка транзакций в реальном времени), некоторые эксперты считают слишком широким. Поэтому Найджел Пендс (Nigel Pendse) предложил использовать для описания этой концепции и взамен предложенных Коддом 12-ти правил OLAP так называемый тест FASMI (от англ. Fast Analysis of Shared Multidimensional Information — быстрый анализ доступной многомерной информации), более точно харакетеризующую требования к этим системам.

Fast (быстрый) в отражает перечисленное выше условие к скорости реакции системы. По Пендсу, интервалы с момента инициации запроса до получения итога должен измеряться секундами. Важность этого условия возрастает при использовании таких систем в качестве инструмента своевременного представления данных для аналитика, так как длительное время ожидания может пагубно влиять на цепочку рассуждений аналитика.

Analysis (анализ) предполагает приспособленность системы к использованию в релевантной для задачи и пользователя бизнес-логике с сохранением доступной «обычному» пользователю легкости оперирования данными без использования низкоуровневого специального инструментария.

Shared (доступность, общедоступность) описывает очевидное требование к возможности одновременного многопользовательского доступа к информации с интегрированной системой разграничения прав доступа вплоть до уровня конкретной ячейки данных.

Multidimensional (многомерность) является основным требованием концепции. Предполагается, что система должна обеспечивать полную поддержку многомерного иерархического представления как «наиболее логичного пути анализа бизнеса и организаций». Отметим, что многомерность указывает на модель концептуального представления данных, то есть на то, как пользователь должен воображать организацию данных при формулировании запросов, а не на то, в каких структурах хранятся данные физически.

Многомерность в рамках OLAP предполагает концептуальное представление данных в виде многомерной структуры данных — гиперкуба (OLAP-куба), рёбрами в котором выступают измерения(dimension), а данные (facts — факты; measures — меры, показатели) расположены на пересечении осей измерений.

При этом измерение обычно представляет собой плоский или иерархический список. Например, измерение «Партнёры» может включать список партнёров компании, измерение «Время» — список филиалов с географической группировкой (регион мира, страна, регион, город, филиал). Если в качестве меры определён объём продаж, то на срезе по измерениям «Партнёры» и «Время» будем иметь таблицу с данными об изменении объема продажа по партнёрам во времени, в качестве заголовков строк и столбцов которой будут выступать наши измерения — «Время» и «Партнёры», а в ячейках на пересечении строк и столбцов будут расположены значений меры, т. материал об объеме продаж в конкретный период времени для конкретного партнёра.

Information (информация) — это все релевантные целям пользователя данные, при этом наличие «лишних» данных негативно сказывается на требовании к скорости реакции системы.

Особенности архитектуры. Классификация OLAP-систем

На архитектуру конкретных OLAP-систем оказывают влияние несколько факторов. Среди них — взаимодействие с источниками данных, особенности организации хранения данных в самой OLAP-системе и подход к обработке данных в ней.

Источники данных

OLAP-системы редко используются как средство непосредственного хранения и модификации данных (за исключением некоторых простых и маломасштабных систем бюджетирования, учета и анализа продаж и т. п.), так как большинство данных, используемых в OLAP для анализа, генерируются в других информационных системах (ERP, CRM, HRM и т. д.).

При этом, с одной стороны, специфичные для OLAP-систем требования к данным обычно подразумевают хранение данных в специальных оптимизированных под типовые задачи OLAP структурах, с другой сторны, непосредственное извлечение данных из существующих систем в процессе анализа привело бы к существенному падению их производительности.

Следовательно, важным требованием является обеспечение макимально гибкой связки импорта-экспорта между существующими системами, выступающими в качестве источника данных и OLAP-системой, а также OLAP-системой и внешними приложениями анализа данных и отчетности.

При этом такая связка должна удовлетворять очевидным требованиям поддержки импорта-экспорта из нескольких источников данных, осуществления процедур очистки и трансформации данных, унификации используемых классификаторов и справочников. Кроме того, к этим требованиям добавляется необходимость учёта различных циклов обновления данных в существующих информационных системах и унификации требуемого уровня детализации данных. Сложность и многогранность этой проблемы привела к появлению концепции хранилищ данных, и, в узком смысле, к выделению отдельного класса утилит конвертации и преобразования данных — ETL (Extract Transform Load).

Модели хранения активных данных

Выше мы указали, что OLAP предполагает многомерное иерархическое представление данных, и, в каком-то смысле, противопоставляется базирующимся на РСУБД системам.

Это, однако, не значит, что все OLAP-системы используют многомерную модель для хранения активных, "рабочих" данных системы. Так как модель хранения активных данных оказывает влияние на все диктуемые FASMI-тестом требования, её важность подчёркивается тем, что именно по этому признаку традиционно выделяют подтипы OLAP — многомерный (MOLAP), реляционный (ROLAP) и гибридный (HOLAP).

Вместе с тем, некоторые эксперты, во главе с вышеупомянутым Найджелом Пендсом, указывают, что классификация, базирующаяся на одном критерии недостаточно полна. Тем более, что подавляющее большинство существующих OLAP-систем будут относиться к гибридному типу. Поэтому мы более подробно остановимся именно на моделях хранения активных данных, упомянув, какие из них соответствуют каким из традиционных подтипов OLAP.

Хранение активных данных в многомерной БД

В этом случае данные OLAP хранятся в многомерных СУБД, использующих оптимизированные для такого типа данных конструкции. Обычно многомерные СУБД поддерживают и все типовые для OLAP операции, включая агрегацию по требуемым уровням иерархии и так далее.

Этот тип хранения данных в каком-то смысле можно назвать классическим для OLAP. Для него, впрочем, в полной мере необходимы все шаги по предварительной подготовке данных. Обычно данные многомерной СУБД хранятся на диске, однако, в некоторых случаях, для ускорения обработки данных такие системы позволяют хранить данные в оперативной памяти. Для тех же целей иногда применяется и хранение в БД заранее рассчитанных агрегатных значений и прочих расчётных величин.

Многомерные СУБД, полностью поддерживающие многопользовательский доступ с конкурирующими транзакциями чтения и записи достаточно редки, обычным режимом для таких СУБД является однопользовательский с доступом на запись при многопользовательском на чтение, либо многопользовательский только на чтение.

Среди условных недостатков, характерных для некоторых реализаций многомерных СУБД и базирующихся на них OLAP-систем можно отметить их подверженность непредсказуемому с пользовательской точки зрения росту объёмов занимаемого БД места. Этот эффект вызван желанием максимально уменьшить время реакции системы, диктующим хранить заранее рассчитанные значения агрегатных показателей и иных величин в БД, что вызывает нелинейный рост объёма хранящейся в БД информации с добавлением в неё новых значений данных или измерений.

Степень проявления этой проблемы, а также связанных с ней проблем эффективного хранения разреженных кубов данных, определяется качеством применяемых подходов и алгоритмов конкретных реализаций OLAP-систем.

Хранение активных данных в реляционной БД

Могут храниться данные OLAP и в традиционной РСУБД. В большинстве случаев этот подход используется при попытке «безболезненной» интеграции OLAP с существующими учётными системами, либо базирующимися на РСУБД хранилищами данных. Вместе с тем, этот подход требует от РСУБД для обеспечения эффективного выполнения требований FASMI-теста (в частности, обеспечения минимального времени реакции системы) некоторых дополнительных возможностей. Обычно данные OLAP хранятся в денормализованном виде, а часть заранее рассчитанных агрегатов и значений хранится в специальных таблицах. При хранении же в нормализованном виде эффективность РСУБД в качестве метода хранения активных данных снижается.

Проблема выбора эффективных подходов и алгоритмов хранения предрассчитанных данных также актуальна для OLAP-систем, базирующихся на РСУБД, поэтому производители таких систем обычно акцентируют внимание на достоинствах применяемых подходов.

В целом считается, что базирующиеся на РСУБД OLAP-системы медленнее систем, базирующихся на многомерных СУБД, в том числе за счет менее эффективных для задач OLAP структур хранения данных, однако на практике это зависит от особенностей конкретной системы.

Среди достоинств хранения данных в РСУБД обычно называют большую масштабируемость таких систем.