你好,我是郭忆。

上一节课,我带你了解了数据中台如何管理指标,如果我们把指标比喻成一棵树上的果实,那模型就是这棵大树的躯干,想让果实结得好,必须让树干变得粗壮。

先来看一幕真实的场景。

大多数公司的分析师会结合业务做一些数据分析(需要用到大量的数据),通过报表的方式服务于业务部门的运营。但是在数据中台构建之前,分析师经常发现自己没有可以复用的数据,不得不使用原始数据进行清洗、加工、计算指标。

由于他们大多是非技术专业出身,写的 SQL 质量比较差,我甚至见过 5 层以上的嵌套。这种 SQL 对资源消耗非常大,会造成队列阻塞,影响其他数仓任务,会引起数据开发的不满。数据开发会要求收回分析师的原始数据读取权限,分析师又会抱怨数仓数据不完善,要啥没啥,一个需求经常要等一周甚至半个月。分析师与数据开发的矛盾从此开始。

这个矛盾的根源在于数据模型无法复用,数据开发是烟囱式的,每次遇到新的需求,都从原始数据重新计算,自然耗时。而要解决这个矛盾,就要搞清楚我们的数据模型应该设计成什么样子。

什么才是一个好的数据模型设计?

来看一组数据,这两个表格是基于元数据中心提供的血缘信息,分别对大数据平台上运行的任务和分析查询(Ad-hoc)进行的统计。

表 1 离线调度任务/表统计

表 2 一周内 Ad-hoc 查询统计

下图是数仓分层架构图,方便你回忆数据模型分层的设计架构:

我们首先来看表 1。表 1 中有 2547 张未识别分层的表,占总表 6049 的 40%,它们基本没办法复用。重点是在已识别分层的读表任务中,ODS:DWD:DWS:ADS 的读取任务分别是 1072:545:187:433,直接读取 ODS 层任务占这四层任务总和的 47.9%,这说明有大量任务都是基于原始数据加工,中间模型复用性很差。

我们再来看看表 2,在已识别的分层的查询中,ODS:DWD:DWS:ADS 的命中的查询分别是 892:1008:152:305,有 37.8% 的查询直接命中 ODS 层原始数据,说明 DWD、DWS、ADS 层数据建设缺失严重。尤其是 ADS 和 DWS,查询越底层的表,就会导致查询扫描的数据量会越大,查询时间会越长,查询的资源消耗也越大,使用数据的人满意度会低。

最后,我们进一步对 ODS 层被读取的 704 张表进行分解,发现有 382 张表的下游产出是 DWS,ADS,尤其是 ADS 达到了 323 张表,占 ODS 层表的比例 45.8%,说明有大量 ODS 层表被进行物理深加工。

通过上面的分析,我们似乎已经找到了一个理想的数仓模型设计应该具备的因素,那就是“数据模型可复用,完善且规范”。

如何衡量完善度

**DWD 层完善度:**衡量 DWD 层是否完善,最好看 ODS 层有多少表被 DWS/ADS/DM 层引用。因为 DWD 以上的层引用的越多,就说明越多的任务是基于原始数据进行深度聚合计算的,明细数据没有积累,无法被复用,数据清洗、格式化、集成存在重复开发。因此,我提出用跨层引用率指标衡量 DWD 的完善度。

跨层引用率:ODS 层直接被 DWS/ADS/DM 层引用的表,占所有 ODS 层表(仅统计活跃表)比例。

跨层引用率越低越好,在数据中台模型设计规范中,我们要求不允许出现跨层引用,ODS 层数据只能被 DWD 引用。

**DWS/ADS/DM 层完善度:**考核汇总数据的完善度,我认为主要看汇总数据能直接满足多少查询需求(也就是用汇总层数据的查询比例衡量)。如果汇总数据无法满足需求,使用数据的人就必须使用明细数据,甚至是原始数据。

汇总数据查询比例:DWS/ADS/DM 层的查询占所有查询的比例。

你要明确的是,这个跟跨层引用率不同,汇总查询比例不可能做到 100%,但值越高,说明上层的数据建设越完善,对于使用数据的人来说,查询速度和成本会减少,用起来会更爽。

如何衡量复用度

数据中台模型设计的核心是追求模型的复用和共享,通过元数据中心的数据血缘图,我们可以看到,一个比较差的模型设计,自下而上是一条线。而一个理想的模型设计,它应该是交织的发散型结构。

我提出用模型引用系数作为指标,衡量数据中台模型设计的复用度。引用系数越高,说明数仓的复用性越好。

模型引用系数:一个模型被读取,直接产出下游模型的平均数量。

比如一张 DWD 层表被 5 张 DWS 层表引用,这张 DWD 层表的引用系数就是 5,如果把所有 DWD 层表(有下游表的)引用系数取平均值,则为 DWD 层表平均模型引用系数,一般低于 2 比较差,3 以上相对比较好(经验值)。

如何衡量规范度

表 1 中,超过 40% 的表都没有分层信息,在模型设计层面,这显然是不规范的。除了看这个表有没有分层,还要看它有没有归属到主题域(例如交易域)如果没有归属主题域,就很难找到这张表,也无法复用。

其次,你要看表的命名。拿 stock 这个命名为例,当你看到这个表时,知道它是哪个主题域、业务过程?是全量数据的表,还是每天的增量数据?总的来说,通过这个表名获取的信息太有限了。一个规范的表命名应该包括主题域、分层、表是全量快照,还是增量等信息。

除此之外,如果在表 A 中用户 ID 的命名是 UserID,在表 B 中用户 ID 命名是 ID,就会对使用者造成困扰,这到底是不是一个东西。所以我们要求相同的字段在不同的模型中,它的命名必须是一致的。

讲了这么多,你要如何吸收经验呢?在这里,我给你几点建议。

  1. 你可以拿着这些指标去评估一下,自己的数仓现状如何。
  2. 然后制订一些针对性的改进计划,比如把这些不规范命名的表消灭掉,把主题域覆盖的表比例提高到 90% 以上。
  3. 在尝试完一段时间的模型重构和优化后,再拿着这些指标去测一测是不是真的变好了。我见过很多数据开发在向上级汇报工作时,喜欢用重构了多少模型说明工作成果,很多老大会想,这些重构到底对数据建设有多少帮助?有没有一些量化的指标可以衡量?我想有上面的知识,你可以应对这个问题了。

现在你知道什么是好的数仓设计了,可目前已经存在了大量烟囱式开发,具体怎么做才能让它变成一个数据中台呢?

如何从烟囱式的小数仓到共享的数据中台

建设数据中台本质就是构建企业的公共数据层,把原先分散的、烟囱式的、杂乱的小数仓,合并成一个可共享、可复用的数据中台(我在03 讲提到过,建议你回顾一下)。结合我在网易的实践经验,我给你几点建议。

第一,接管 ODS 层,控制源头。

ODS 是业务数据进入数据中台的第一站,是所有数据加工的源头,控制住源头,才能从根本上防止一个重复的数据体系的出现。

数据中台团队必须明确职责,全面接管 ODS 层数据,从业务系统的源数据库权限入手,确保数据从业务系统产生后进入数据仓库时,只能在数据中台保持一份。这个可以跟业务系统数据库管理者达成一致,只有中台团队的账号才能同步数据。

ODS 层表的数据必须和数据源的表结构、表记录数一致,高度无损,对于 ODS 层表的命名采用 ODS_ 业务系统数据库名 _ 业务系统数据库表名方式,比如 ods_warehous_stock,warehous 是业务系统数据库名,stock 是该库下面的表名。

第二,划分主题域,构建总线矩阵。

主题域是业务过程的抽象集合。可能这么讲,稍微有点儿抽象,但其实业务过程就是企业经营过程中一个个不可拆分的行为事件,比如仓储管理里面有入库、出库、发货、签收,都是业务过程,抽象出来的主题域就是仓储域。

表 3 电商业务的主题域划分

主题域划分要尽量涵盖所有业务需求,保持相对稳定性,还具备一定的扩展性(新加入一个主题域,不影响已经划分的主题域的表)。

主题域划分好以后,就要开始构建总线矩阵,明确每个主题域下的业务过程有哪些分析维度,举个例子:

表 4 交易域的总线矩阵

第三,构建一致性维度。

售后团队的投诉工单数量有针对地区的分析维度,而配送团队的配送延迟也有针对地区的分析维度,你想分析因为配送延迟导致的投诉增加,但是两个地区的分析维度包含内容不一致,最终会导致一些地区没办法分析。所以我们构建全局一致性的维表,确保维表只存一份。

**维度统一的最大的难题在于维度属性(如果维度是商品,那么商品类别、商品品牌、商品尺寸等商品的属性,我们称为维度属性)的整合。**是不是所有维度属性都要整合到一个大的维表中,也不见得,我给你几个建议。

  1. 公共维度属性与特有维度属性拆成两个维表。在自营平台中,通常也会有一些第三方的商家入驻,但是数量很少。大部分商品其实都没有店铺的属性,这种情况,就不建议将店铺和商品的其他维度属性,比如商品类别、品牌设计成一个维表。
  2. 产出时间相差较大的维度属性拆分单独的维表,比如有些维度属性产出时间在凌晨 2 点,有些维度属性产出时间在凌晨 6 点,那 2 点和 6 点的就可以拆成两个维表,确保核心维表尽早产出。
  3. 出于维表稳定性产出的考虑,你可以将更新频繁的和变化缓慢的进行拆分,访问频繁的和访问较少的维表进行拆分。

对于维表的规范化命名,建议你用“DIM_ 主题域 _ 描述 _ 分表规则”方式。**分表你可以这样理解:**一个表存储几千亿行记录实在是太大了,所以需要把一个表切割成很多小的分区,每天或者每周,随着任务被调度,会生成一个分区。我提供给你一个常见的分区规则(这个规则你在用的时候,查阅就可以了)。

第四,事实表整合。

我觉得事实表整合遵循的最基本的一个原则是,统计粒度必须保持一致,不同统计粒度的数据不能出现在同一个事实表中。来看一个例子:

在数据中台构建前,供应链部门、仓储部门和市场部门都有一些重复的事实表,我们需要将这些重复的内容进行去除,按照交易域和仓储域,主题域的方式进行整合。

对于仓储部门和供应链部门都有的库存明细表,因为仓储部门的统计粒度是商品加仓库,而供应链部门的只有商品,所以原则上两个表是不能合并,而是应该独立存在。

对于市场部门和供应链部门的两张下单明细表,因为统计粒度都是订单级别,都归属于交易域下的下单业务过程,所以可以合并为一张事实表。

除此之外,还应该考虑将不全的数据补齐。对于 ODS 层直接被引用产出 DWS/ADS/DM 层的任务,通过血缘,找到任务清单,逐个进行拆解。没有 ODS 对应的 DWD 的,应该生成 DWD 表,对于已经存在的,应该迁移任务,使用 DWD 层表。

DWD/DWS/ADS/DM 的命名规则适合采用“[层次][主题][子主题][内容描述][分表规则]”的命名方式。

第五,模型开发。

模型设计完成后,就进入模型开发阶段,我想提几个你需要注意的点:

  1. 所有任务都必须严格配置任务依赖,如果没有配置任务依赖,会导致前一个任务没有正常产出数据的情况下,后一个任务被调度起来,基于错误的数据空跑,浪费资源,同时增加了排查故障的复杂度;
  2. 任务中创建的临时表,在任务结束前应该删除,如果不删除,会发现有大量的临时表存在,占用空间;
  3. 任务名称最好跟表名一致,方便查找和关联;
  4. 生命周期的管理,对于 ODS 和 DWD,一般尽可能保留所有历史数据,对于

DWS/ADS/DM 需要设置生命周期,7~30 天不等;

  1. DWD 层表宜采用压缩的方式存储,可用 lzo 压缩。

第六,应用迁移。

最后一步就是应用的迁移,这个过程的核心是要注意数据的比对,确保数据的完全一致,然后进行应用迁移,删除老的数据表。

总的来说,建设数据中台不是一口气就能吃成一个胖子,它的建设往往是滚雪球的方式,随着一个个应用的迁移,中台的数据也越来越丰满,发挥的价值也越来越大。

数仓建模工具 EasyDesign

当然了,这些步骤的实现,离不开一个好用的工具作为支撑,为了规范化数据模型的设计,我们研发了 EasyDesign 的模型设计产品,让这些流程实现系统化管理。而我希望你了解如何去设计这个工具,或者在选用工具的时候应该考虑有哪些功能。

EasyDesign 构建于元数据中心之上,通过 API 调用元数据中心的数据血缘接口,结合数仓模型设计的指标,给出了模型设计度量。

EasyDesign 按照主题域、业务过程、分层的方式管理所有的模型。

它还提供了维度、度量和字段基础字典的管理,同时具备模型设计审批流程的控制。

课堂总结

本节课,我结合自己的经验,带你了解了数据中台的模型设计。从确立设计目标,到通过一系列步骤,将一个个分散的、杂乱的、烟囱式的小数仓逐步规整到一个可复用、可共享的数据中台,最后通过产品化的方式实现系统化的管理。在最后,我想再强调几个点:

  1. 完善度、复用度和规范度构成了衡量数据中台模型设计的度量体系,可以帮助你评估数仓设计的好坏。
  2. 维度设计是维度建模的灵魂,也是数据中台模型设计的基础,维度设计的核心是构建一致性维度。
  3. 事实表的统计粒度必须保持一致,不同统计粒度的数据不能出现在同一个事实表中。

你要知道,数据中台的构建往往需要花费半年甚至一年以上的时间,但是数据中台建成后,对研发效率的提升效果非常明显,在网易电商业务中,中台构建后相比构建前,数据需求的平均交付时间从一周缩短到 3 天内,需求响应速度的提升,为企业运营效果提升提供了数据支撑。我相信通过数据中台的构建,你所在企业的数据研发效率也会得到大幅度的提升。

思考时间

在数据中台实际实施落地的过程中,数据团队不但要建设公共数据层,形成数据中台,还要承担着巨大的新需求的压力。而且,往往需求的优先级都高于建设公共数据层的优先级,导致中台建设的进度难以保障。对这个问题,你有什么解决方法呢?

最好,感谢你的阅读,如果这节课让你有所收获,也欢迎你将它分享给更多的朋友。