数据提取、转换与加载及分面搜索全解析

### 数据提取、转换与加载及分面搜索全解析 #### 数据提取、转换与加载（ETL） ETL 工作流的实现与执行方式多样，既可以手动编码，也能借助 ETL 工具来指定和执行。手动编码实现是常见选择，一方面是因为 ETL 工具成本较高，另一方面开发者更习惯自己编写操作数据的脚本。通常，ETL 工作流由过程式或脚本语言（如 C、Java、Perl、Python）或特定数据库语言（PL/SQL、T - SQL 等）的脚本组合而成。也可使用专门语言，例如基于转换类型（如用于机器学习相关转换的 R 语言）或执行引擎（如用于 Hadoop 的 Hive 或 Apache Pig，用于流应用的 Storm）。 ETL 工具也被广泛应用，主要因其提供图形化编程接口，还有报告、监控和恢复功能。研究界也探索了 ETL 工作流的并行执行。 现代应用使用多种类型的数据，单一引擎难以高效处理所有数据，因此 ETL 工作流常由在多个执行引擎上运行的流组合而成，这时引擎间的连接器就很有用。一些混合系统结合了 OLTP 和 OLAP 特性，其 ETL 流内置于处理过程中。 ETL 有不同变体，提取、转换和加载这三个阶段不一定按顺序进行。例如，ELT 过程有时更实用，数据直接加载到目标系统，该系统通常强大，能运行大量分析计算，加载后在目标系统进行数据转换，常与分析查询并发执行，这就形成了工作负载管理问题。其他变体还包括 ELTL、ETLT 等。 在按需 ETL 场景中，数据可存于数据源或中间数据池（如 HDFS），分析查询触发仅涉及相关数据的 ETL 过程，数据可能以松散或灵活的模式快速存储，应用按需获取数据，这就涉及拉取与推送模式。 云环境中也有 ETL 服务，一种是将数据发送到云 ETL 应用处理后再发送到目标站点；另一种是用 ETL 服务生成特定设计的 ETL 代码，然后在本地执行。 ETL 过程是数据仓库架构的核心，仓库数据的丰富性、完整性、一致性和新鲜度很大程度上依赖后台 ETL 操作，企业需要专门团队设计和维护 ETL 功能。 ETL 虽不是新逻辑，但仍有问题待解决。传统 ETL 的一个主要问题是缺乏统一代数和声明式语言来正式描述 ETL 过程。ETL 过程及其单个转换操作符的优化是重要研究问题，并行处理尤为关键，标准化也需关注。 ETL 功能拓展到传统数据仓库环境之外的新领域，如按需 ETL 过程（通常用于 Web 数据，由用户手动触发）、流 ETL（对传入流信息进行过滤、值转换和转换）、近实时 ETL（确保数据仓库数据尽可能新鲜）。随着技术发展和互联网普及，现代 ETL 应用还需高效处理 XML、空间、生物医学或多媒体等新型数据。 ETL 过程的基准测试是个难题，缺乏标准、有原则的实验方法来处理工作流复杂性、数据量、清洗量和计算成本。目前只有 TPC - DS 标准提供了有限实验的指导。 下面是 ETL 工作流实现方式的对比表格： |实现方式|优点|缺点|适用场景| | ---- | ---- | ---- | ---- | |手动编码|开发者熟悉，成本低|开发维护复杂|对数据处理有特殊需求，开发者经验丰富| |ETL 工具|图形化界面，有报告监控功能|成本高|快速搭建，对功能要求全面| ETL 工作流执行模式的 mermaid 流程图： ```mermaid graph LR classDef startend fill:#F5EBFF,stroke:#BE8FED,stroke-width:2px classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px A([开始]):::startend --> B{选择实现方式}:::process B -->|手动编码| C(编写脚本):::process B -->|ETL 工具| D(使用工具指定执行):::process C --> E(执行工作流):::process D --> E E --> F{是否按需执行}:::process F -->|是| G(按需触发 ETL):::process F -->|否| H(按常规执行):::process G --> I([结束]):::startend H --> I ``` #### 分面搜索 分面在信息科学中，用于描述信息对象的属性，如作者、日期、主题等。分面可用于信息组织（分面分类）和提供灵活信息访问的界面技术（分面搜索）。分面分类和搜索的动机是单一组织结构难以满足复杂领域的信息访问需求，多个独立分面提供了获取相同信息的不同方式，支持更多用户任务和知识。 印度数学家 Shiyali Ramamrita Ranganathan 在 20 世纪 30 年代引入“分面”概念，他用冒号分隔复合分类号中的不同分面，提出了基于五个主要分面（个性、物质或属性、能量、空间和时间）的冒号分类系统，该系统仍在印度图书馆使用，分面分析原则也有广泛影响。 分面分类也叫分析 - 综合分类，包括将主题分解为基本概念或分面的分析过程，以及组合概念描述感兴趣信息子集的综合过程。这与枚举分类不同，枚举分类由索引者在创建时指定所有感兴趣的类别，多数著名图书馆分类系统是枚举系统，但