背景信息

　　eBay公司當前面臨的主要挑戰(zhàn)在于，數(shù)據(jù)規(guī)模正隨著用戶群體的多樣化拓展而水漲船高。我們的用戶——比如在分析與業(yè)務(wù)部門當中希望能在保持最低延遲水平的前提下繼續(xù)使用自己所熟悉的工具方案，例如Tableau與Excel。

　　有鑒于此，我們與公司內(nèi)部的分析部門進行緊密合作，并勾勒出eBay眼中足以構(gòu)成成功產(chǎn)品的基本要求：

    1.數(shù)百億數(shù)據(jù)行的查詢延遲需要保持在次秒級別。

    2.能夠為使用SQL兼容性工具的用戶提供ANSI SQL。

    3.完整的OLAP方案以實現(xiàn)各類高級功能。

    4.擁有對高基數(shù)與超大規(guī)模業(yè)務(wù)體系的支持能力。

    5.面向成千上萬用戶的高并發(fā)性處理能力。

    6.能夠處理TB乃至PB級別分析任務(wù)的分布式橫向擴展架構(gòu)。 

　　我們很快意識到，沒有任何一種外部解決方案能夠切實滿足我們的具體要求——特別是在開源Hadoop社區(qū)當中。為了解決企業(yè)業(yè)務(wù)面臨的這一系列緊急狀況，我們決定從零開始自主打造一套平臺。在優(yōu)秀的技術(shù)團隊與部分試點客戶的通力配合之下，我們已經(jīng)能夠在將Kylin平臺引入生產(chǎn)環(huán)境的同時、為其發(fā)布一套開源版本。 

    重點特性概述

　　Kylin 是一套卓越的平臺方案，能夠在大數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)以下各項特性： 

    • 規(guī)�；�環(huán)境下的極速OLAP引擎：Kylin的設(shè)計目的在于削減Hadoop環(huán)境中處理超過百億行數(shù)據(jù)時的查詢延遲時間。 

    • Hadoop上的ANSI SQL接口：Kylin能夠在Hadoop之上提供ANSI SQL并支持大部分ANSI SQL查詢功能。 

    •交互式查詢功能：用戶可以通過Kylin以秒級以下延遲水平實現(xiàn)與Hadoop數(shù)據(jù)的交互——在面對同一套數(shù)據(jù)集時，其性能表現(xiàn)優(yōu)于Hive查詢機制。

    • 利用MOLAP cube（立方體）對數(shù)百億行數(shù)據(jù)進行查詢：用戶能夠在Kylin當中定義一套數(shù)據(jù)模型對其進行預(yù)構(gòu)建，其中所能包含的原始數(shù)據(jù)記錄可超過百億行。 

    • 與商務(wù)智能工具進行無縫化集成：Kylin目前能夠與多種商務(wù)智能工具相集成，包括Tableau以及其它第三方應(yīng)用程序。 

    • 開源ODBC驅(qū)動程序：Kylin的ODBC驅(qū)動程序從零開始逐步構(gòu)建而成，而且能夠與Tableau實現(xiàn)良好的協(xié)作效果。我們也已經(jīng)對這部分驅(qū)動程序進行開源處理并發(fā)布至技術(shù)社區(qū)當中。 

    其它特性：

• 任務(wù)管理與監(jiān)控機制
• 通過壓縮與編碼機制降低存儲容量需求 
• cube的增量式更新 
• 利用HBase協(xié)處理器實現(xiàn)查詢延遲控制
• 對不同計數(shù)進行近似查詢的能力（HyperLogLog）
• 提供易于使用的Web界面，旨在對cube進行管理、構(gòu)建、監(jiān)控與查詢
• cube/項目層面對ACL進行設(shè)置的安全功能
• 支持LDAP集成 

    基本設(shè)計思路

　　Kylin平臺的設(shè)計思路其實并非全新產(chǎn)生。在過去三十年當中，已經(jīng)有很多技術(shù)方案使用到同樣的理論依據(jù)來實現(xiàn)分析流程加速。具體而言，此類技術(shù)包括將預(yù)先計算完成的結(jié)果保存起來以備分析查詢、利用所有可能的維度組合為每個層級生成cuboid（基本方體）、或者是在不同層級上對全部指數(shù)進行計算。

　　下面這幅圖片所示為cuboid的拓撲結(jié)構(gòu)，供大家用作參考：

圖1 cuboid的拓撲結(jié)構(gòu)

    當數(shù)據(jù)規(guī)模變得越來越大時，預(yù)計算處理機制就會變得無法實現(xiàn)——即使硬件性能再強大也于事無補。不過在Hadoop強大的分布式計算能力支持下，計算任務(wù)能夠借助成百上千個計算節(jié)點的總體資源。這就保證了Kylin能夠以并發(fā)方式對這些計算任務(wù)進行處理，并通過合并生成最終結(jié)果——這能夠顯著降低整體處理時間。 

    從關(guān)系型到鍵-值型 

　　下面舉一個實例，假設(shè)Hive表當中所保存的幾條記錄代表著一套關(guān)系型結(jié)構(gòu)。當其數(shù)據(jù)規(guī)模增長到極其巨大的水平時——例如上百億甚至過萬億行數(shù)據(jù)——那么像“2010年我們在美國本土售出了多少套技術(shù)類方案”這樣的簡單問題也將帶來涵蓋巨大數(shù)據(jù)量的表內(nèi)容掃描，給出應(yīng)答的延時狀況也會變得無法接受。由于每一次運行查詢時所需要的值是固定的，因此我們完全可以預(yù)先進行計算并對結(jié)果加以存儲、以備日后隨時調(diào)用。這項技術(shù)被稱為從關(guān)系型到鍵-值型（Relational to Key—Value，簡稱KV）處理。處理過程將生成所有維度組合并如下圖所示將測得值顯示出來——圖片右側(cè)為計算結(jié)果。圖片的中間一列內(nèi)容由左至右表示的是這類大規(guī)模數(shù)據(jù)處理流程中數(shù)據(jù)是如何由Map Reduce進行計算的。

圖2 Map Reduce計算

    Kylin的構(gòu)建正是以這套理論為基礎(chǔ)，而且在對大規(guī)模數(shù)據(jù)進行處理時充分發(fā)揮了Hadoop生態(tài)系統(tǒng)的強大能力：

    1.從Hive當中讀取數(shù)據(jù)（這些數(shù)據(jù)被保存在HDFS之上）

    2.運行Map Reduce任務(wù)以實現(xiàn)預(yù)計算 

    3.將cuba數(shù)據(jù)保存在HBase當中 

    4.利用Zookeeper進行任務(wù)協(xié)調(diào)

    架構(gòu)

　　以下圖表所示為Kylin的高層架構(gòu)。

圖3 Kylin的高層架構(gòu)圖

    以上圖表勾勒出Cube構(gòu)建引擎（Cube Build Engine）是如何以離線處理方式將關(guān)系型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成鍵-值型數(shù)據(jù)的。其中的黃線部分還表現(xiàn)出在線分析數(shù)據(jù)的處理流程。數(shù)據(jù)請求可以利用基于SQL的工具由SQL提交而產(chǎn)生，或者利用第三方應(yīng)用程序通過Kylin的RESTful服務(wù)來實現(xiàn)。RESTful服務(wù)會調(diào)用Query Engine，后者則檢測對應(yīng)的目標數(shù)據(jù)集是否真實存在。如果確實存在，該引擎會直接訪問目標數(shù)據(jù)并以次秒級延遲返回結(jié)果。如果目標數(shù)據(jù)集并不存在，該引擎則會根據(jù)設(shè)計將無匹配數(shù)據(jù)集的查詢路由至Hadoop上的SQL處、即交由Hive等Hadoop集群負責處理。 

    以下為關(guān)于Kylin平臺內(nèi)所有組件的詳細描述。

    •元數(shù)據(jù)管理工具（Metadata Manager）：Kylin是一款元數(shù)據(jù)驅(qū)動型應(yīng)用程序。元數(shù)據(jù)管理工具是一大關(guān)鍵性組件，用于對保存在Kylin當中的所有元數(shù)據(jù)進行管理，其中包括最為重要的cube元數(shù)據(jù)。其它全部組件的正常運作都需以元數(shù)據(jù)管理工具為基礎(chǔ)。 

    •任務(wù)引擎（Job Engine）：這套引擎的設(shè)計目的在于處理所有離線任務(wù)，其中包括shell腳本、Java API以及Map Reduce任務(wù)等等。任務(wù)引擎對Kylin當中的全部任務(wù)加以管理與協(xié)調(diào)，從而確保每一項任務(wù)都能得到切實執(zhí)行并解決其間出現(xiàn)的故障。 

    •存儲引擎（Storage Engine）：這套引擎負責管理底層存儲——特別是cuboid，其以鍵-值對的形式進行保存。存儲引擎使用的是HBase——這是目前Hadoop生態(tài)系統(tǒng)當中最理想的鍵-值系統(tǒng)使用方案。Kylin還能夠通過擴展實現(xiàn)對其它鍵-值系統(tǒng)的支持，例如Redis。

    •REST Server： REST Server是一套面向應(yīng)用程序開發(fā)的入口點，旨在實現(xiàn)針對Kylin平臺的應(yīng)用開發(fā)工作。 此類應(yīng)用程序可以提供查詢、獲取結(jié)果、觸發(fā)cube構(gòu)建任務(wù)、獲取元數(shù)據(jù)以及獲取用戶權(quán)限等等。 

    •ODBC驅(qū)動程序：為了支持第三方工具與應(yīng)用程序——例如Tableau——我們構(gòu)建起了一套ODBC驅(qū)動程序并對其進行了開源。我們的目標是讓用戶能夠更為順暢地采用這套Kylin平臺。 

    •查詢引擎（Query Engine）：當cube準備就緒后，查詢引擎就能夠獲取并解析用戶查詢。它隨后會與系統(tǒng)中的其它組件進行交互，從而向用戶返回對應(yīng)的結(jié)果。 

　　在Kylin當中，我們使用一套名為Apache Calcite的開源動態(tài)數(shù)據(jù)管理框架對代碼內(nèi)的SQL以及其它插入內(nèi)容進行解析。Calcite架構(gòu)如下圖所示。（Calcite最初被命名為Optiq，由Julian Hyde所編寫，但如今已經(jīng)成為Apache孵化器項目之一。）

圖4 Calcite架構(gòu)圖

    Kylin在eBay公司中的應(yīng)用

　　在對Kylin進行開源化處理的同時，我們已經(jīng)在eBay公司的多個業(yè)務(wù)部門當中將其應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。其中規(guī)模最大的用例就是對由120多億條源記錄所生成的超過14TB cube數(shù)據(jù)進行分析。90%的查詢請求都能在5秒鐘之內(nèi)獲取到返回結(jié)果�，F(xiàn)在，我們擁有更多面向分析師以及業(yè)務(wù)用戶的用例，他們能夠訪問這些分析機制并輕松通過Tableau儀表板獲取相關(guān)結(jié)果——而不再需要借助Hive查詢或者shell命令等復(fù)雜機制。 

    下一步發(fā)展規(guī)劃

    • 在高基數(shù)維度上支持TopN算法（即對大量對象進行排序并從中選取前N位結(jié)果）：目前的MOLAP技術(shù)在高基數(shù)維度上進行查詢時的表現(xiàn)尚算不上完美——例如對單一列中的數(shù)百萬個不同值進行TopN運算。 

    與各類搜索引擎類似（正如眾多研究人員所指出），倒排索引是此類預(yù)構(gòu)建結(jié)果的理想匹配機制。 

    • 支持混合OLAP(簡稱HOLAP)：MOLAP在歷史數(shù)據(jù)查詢領(lǐng)域擁有出色的實際表現(xiàn)，但由于越來越多數(shù)據(jù)需要以實時方式加以處理，因此我們需要盡快將實時/近實時處理結(jié)果與歷史結(jié)果結(jié)合起來、以作為業(yè)務(wù)決策中的參考信息。很多內(nèi)存內(nèi)技術(shù)方案已經(jīng)能夠以關(guān)系型OLAP（簡稱ROLAP）的方式滿足上述需求。而Kylin的下一代版本將成為混合OLAP（簡稱HOLAP），即結(jié)合MOLAP與ROLAP雙方的優(yōu)勢以帶來單一一套面向前端查詢的入口點方案。 

    開源

　　Kylin已經(jīng)以開源姿態(tài)被交付至技術(shù)社區(qū)。為了以Kylin為核心發(fā)展出更為強大的生態(tài)系統(tǒng)，我們目前正提議將Kylin轉(zhuǎn)化為Apache孵化器項目。在Owen O’Malley（Hortonworks公司聯(lián)合創(chuàng)始人兼Apache成員）與Julian Hyde（Apache Calcite締造者，目前供職于Hortonworks公司）等Hadoop開發(fā)者社區(qū)支持者的鼎力協(xié)助，我們相信Kylin足以乘開源社區(qū)這股強勁的東風順利跨入新的紀元。 

　　作為起步，大家并不一定馬上就要對核心代碼庫進行開源貢獻，從以下方面著手也是不錯的選擇：

    1.Shell客戶端

    2.RPC服務(wù)器

    3.任務(wù)調(diào)度

    4.工具

    總結(jié)

　　Kylin已經(jīng)在eBay公司內(nèi)部融入生產(chǎn)環(huán)境，專門負責處理規(guī)模極端龐大的數(shù)據(jù)集。這套平臺擁有顯著的性能優(yōu)勢，實踐證明其能夠幫助分析師們輕松借助自己所為熟悉的工具對Hadoop當中的數(shù)據(jù)進行充分利用。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

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本文標題：Kylin正式發(fā)布：面向大數(shù)據(jù)的終極OLAP引擎方案

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