数据仓库总体设计报告.docx
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1、数据仓库总体设计报告(1)产品版本密级1.0共87页数据仓库系统总体设计项目经理:日期:2001/12/28部门经理I日期:2002/01/08总工办:日期:2002/01/08目录1 概述71.1 背景71.1.1 待开发的软件系统名称81.1.2 系统的基本概念81.1.3 项目组名称81.1.4 项目代号81.2 术语与缩写词81.3 设计目标92 系统设计92.1 设计原则92.2 系统结构112.2.1 子系统划分112.3 系统数据结构16472.3.1 逻辑结构122.3.2 层次结构132.3.3 网络拓扑结构13442.3.4 网络层次结构15462.4 行业特殊需求1647
2、2.5 底层数据库(仓库)设计18492.5.1 设计原则18+92.5.2 数据现状19202.5.3 数据存储整体规划19242.6 ETL系统23242.6.1 需求规定23242.6.2 运行环境23242.6.3 设计思想23242.6.4 结构说明24252.7 系统管理25272.7.1 需求规定2272.7.2 运行环境2622.7.3 设计思想27282.7.4 结构说明2722.7.5 处理流程28292.8 数据展现29302.8.1 需求规定29302.8.2 运行环境302.8.3 设计思想312.8.4 结构说明312.8.5 处理流程32342.9 界面设计错误!
3、未定义书签。M2.9.1 需求规定错误!未定义书签、:U2.9.2 主程序界面错误!未定义书签32.9.3 要紧页面设计错误:未定义书签。并,3332.10 接口设计2.10.1 外部接口2.10.2 内部接口3W2.11 安全设计3432.11.1 网络安全34592.11.2 数据库安全37422.12 系统可靠性设计38432.12.1 可靠性3842.12.2 可保护性38432.12.3 可扩展性39442.12.4 健壮性39442.12.5 性能保证39442.12.6 出错处理40452.13 运行设计11462.14 有关工具选择41462.14.1 数据库选择42472.1
4、4.2 WEB服务器与应用服务器42472.14.3 数据库建模工具4342.14.4 分析型工具4342.14.5 OLAP工具介绍44492.14.6 ORACLE公司OLAP介绍45502.15 开发环境4612.15.1 硬件环境峥2.15.2 操作系统46512.15.3 开发语言4622.15.4 数据库系统47522.15.5 中间件系统47532.15.6 应用系统父貂3 系统调试与测试48553.1目的485a3.2基本要求48543.2.1 测试计划4843.2.2 测试说明48M3.2.3 测试环境建立48543.2.4 测试报告49543.3应遵循的原则49543.4测
5、试方法49553.5测试重点50554 项目进度50564.1项目资源计划50564.1.1 项目组50564.1.2 数据仓库领导小组办公室51564.2项目工期计划51564.3时间进度计划51564.3.1 数据仓库系统需求调查与两会系统51574.4第一期开发主题51574.5第二期开发主题51574.6工作量分配计划5275 小结5256 参考文献54607 附录554-7.1 OraCle性能评估报告5564-7.2 主流WEB服务器比较5967.3 IBM小型机性能评估报告67767.4 全面网络拓扑图及设备清单70787.5 在多层体系结构下建立数据仓库75H3摘要数据仓库系统
6、的建立能够解决传统数据库不能很好提供分析决策功能的问题,能够发掘历史数据中隐含的大量有价值的信息,为国民经济的进展与宏观决策提供大量有效的参考信息。系统数据来源复杂,在数据仓库设计中不能使用常规方法解决问题;主题众多且分析热点会随时间变化而变化,要求主题下所含的信息在一定范围可变;主题下指标可能需要调整等实际情况,这与数据仓库的数据的不可修改性有矛盾:等等。我们结合数据仓库的特点与系统实际情况,提供了一套完整的数据仓库系统的解决方案。整个数据仓库系统从数据采集到数据展现共分为四部分:1、数据抽取、转换、加载;2、系统管理(包含数据库保护):3、数据展现:4、支撑整个系统的数据库的设计(包含ET
7、L中间数据库与数据仓库)保证系统具有相当的灵活性。各个部分独立完成木部分功能,同时紧密协作构成数据仓库系统。数据仓库系统管理与数据导入部分使用C/S模式有针对性的开发;数据仓库系统的数据展现使用流行的B/S模式向用户提供数据查询、决策分析。关键词:指标,主题,数据仓库,联机分析,数据挖掘,决策支持。1概述1.1 背景通过2个多月的需求分析调查,确定了数据仓库系统总体定位(省政府数据仓库是以充分发挥信息的社会作用与经济效益为最终目的)与系统功能需求。现根据需求分析规定与局具体情况,确定数据仓库整体方案,以指导数据仓库系统研究、开发、实现。省政府局数据具有建立数据仓库系统的基本条件:积存了大量历史
8、数据,这是数据仓库存在的必要条件:随着市场经济的进展,社会各界(如金融投资等领域为了规避市场风险,提高决策的准确度,开发新的市场与利润增长点,挖掘市场潜力)对数据的需求不断增大,社会各界迫切需要利用数据进行决策分析,指导经济建设。省政府数据仓库建设存在下列困难: 当前局各个处室没有统一规划的数据库系统; 只有少量数据以电子文件形式存在,大部分历史数据储存在纸介质上,到目前为止,建国以来的数据有通常以上以纸介质方式存储: 由于我国制度在不断进展完善,指标在不一致的历史时期的口径不一致,为了使同类指标具有可比性,要确定不一致时期各个指标的调整规则,并对历史数据按规则进行调整,这种调整除了少数指标能
9、够按统一的算法进行以外,大部分调整工作需要人工参与:因此,省政府数据仓库的建设中数据的整理加载工作量极大,ETL(Extract.Transform、CleaningLoad)工具开发难度大;完善的、与数据仓库系统良好联接的、统一规划的各个处室的数据库系统是据仓库系统的具有长久生命力的基本保障,因此各处室数据库的建设应同步进行。1.1.1 待开发的软件系统名称省政府数据仓库系统1.1.2 系统的基本概念指标:系统的数据以指标为载体,所有的数据都是指标在不一致时间,不一致地域上的取值,统一指标可能有年度、月度、季度、半年、连续某几个月等时间段的数据,可能有国家、省、地、市、县、乡、村的数据,甚至
10、有居民户、具体企业单位的明细数据,数据仓库中的数据就是这些数据的有机集合。主题:数据仓库中的数据按主题组织,这是由数据仓库以分析决策为要紧目的决定的。主题是一个在较高层次上将数据归类的标准,每一个主题对应一个宏观的分析领域。省政府数据仓库是将指标数据按分析主题集成起来,供查询、分析、辅助决策。1.1.3 项目组名称数据仓库项目组1.1.4 项目代号XhnTJDWOO1-00191.2 术语与缩写词指标:StatisticalParameter数据仓库:DW(DataWarehouse)主题:Subject数据集市:DataMart元数据:MetaData数据抽取、转换、加载:ETL(Extra
11、ctTransform、CIeaning、Load)联机分析处理:OLAP(On-LineAnalyticaIProcessing)联机事务处理:OLTP(On-LineTransactionProcessing)决策支持系统:DSS(DecisionsupportSysteiTi)数据挖掘:DM(DataMining)应用服务器:AS(ApplicationServer)Web服务器:WebServer1.3 设计目标省政府数据仓库系统是以充分发挥信息的社会效益与经济价值为最终目的。将大量事务处理数据库中的数据进行清理、抽取与转换,并按决策主题进行多维重组,在高效的网络平台上充分发挥系统作为
12、社会“数据库,信息库,思想库,智囊库”的作用,直接向党政领导、社会各界提供数据、信息服务,为信息工程建设提供一个“决策数据管理与分析中心”的基本解决方案。为省政府局建立一套而向党政领导、专业分析人员、广大社会群众对外公布信息的数据仓库系统。整个系统集数据采集、管理、保护、展现于一体,旨在建立数据仓库后既减轻局工作人员工作量,又能很好的为公众服务。前端数据展现要有通用性,使用浏览器浏览数据,是瘦客户端。后端保护系统要具有高效性,能及时、高效处理、管理数据,功能强大,是胖客户端。数据仓库系统重在建立一个习惯分析的系统环境,首期开发“两会”信息咨询,企业名录、人口普查、字典、工业经济、农业经济等主题
13、。2.1 设计原则从充分发挥系统作为社会“数据库,信息库,思想库,智囊库”的作用,直接向党政领导、社会各界提供“快、精、准”的信息服务的需要出发,使用当今数据库领域成熟稳固的数据仓库、决策分析等技术,在高效的网络平台上为全省信息工程建设提供一个“决策数据管理与分析中心”的基木解决方案。1、系统使用多层体系结构,建立一个良好开放性的数据仓库系统环境,习惯不断增加与变化的业务需求。多层体系结构通过引入中间层组件,扩大了传统的客户/服务器与两层计算模式。多层结构可由下列三类分层来定义:前端的客户层,负责提供可移植的表达逻辑;中间的应用层,同意用户通过将其与实际应用隔离而共享与操纵业务逻辑:后端的数据
14、管理与服务层,提供对专门服务(比如数据库服务器)的访问。多层结构与传统的客户/服务器结构的区别在于:在传统的客户/服务器两层结构中,用户将实际的业务逻辑放置到客户端(作为对表达逻辑的增补)或者放置到后端数据库(作为数据逻辑的部分包含在存储过程中)。而在多层结构中,用户将业务逻辑放到中间层上。这种模块化方法明确地划分了表达逻辑、业务逻辑与数据存储。多层结构通过将应用逻辑集中到中间层,开发者能够迅速更新业务逻辑,而无需重新将应用递交到成千上万的桌面系统上。提高数据库的性能、改善系统的开放性、可扩展性与数据的安全性,并降低管理的复杂性。2、结构化、层次化、模块化。使用面向对象技术,使系统高度结构化、
15、模块化、层次化,整个系统由接口定义良好的多个模块构成,每个模块都有全面的功能说明与设计文稿,每个模块完成相对独立的功能,模块之间的接口定义规范,使模块功能的变化相对独立,不影响整个系统的功能与结构,便于系统升级,保护。3、具有良好的平台移植性。选用支持多种操作平台的数据库服务器、应用服务器、WEB服务器等服务器软件系统,选用具有良好平台移植性的B/S与C/S模式下的开发语言开发应用程序与应用中间件,提高应用系统的平台移植性;4、统一性与多样性相结合。面向用户的各个应用系统,尽量保持统一风格以习惯用户的操作习惯,但各个系统根据内容具有各自的特色,整个系统与谐统一,清新明了。5、自主开发与利用现有
16、工具相结合。尽量利用各成熟的数据仓库系统软件(工具)为数据仓库这个具有特殊性的项目服务,针对具有特殊性的需求,开发特定的系统软件,缩短数据仓库开发周期,降低开发成本,保证系统正常开发。6、安全性的考虑。系统安全与数据安全是个网络应用系统应该首先考虑的问题,数据仓库系统的设计要从网络安全、系统安全、数据安全等各个方面充分考虑,保障系统安全稳固。7、分散与集中相结合。数据仓库系统是一个非常庞大的系统,所有数据集中存储,但局各处室能分别保护本处室数据,数据仓库根据需要能对系统管理分别设置权限,不一致用户保护不一致数据。8、稳固优先,注重效率。数据仓库的海量数据存储与高效查询是对矛盾,在当今硬件技术不
17、断进展与成本不断降低的形式下,我们优先考虑系统效率,但是在系统稳固性与效率不可兼顾时,以系统稳固优先。比如在数据仓库设计方面,我们通过逆规范化(引进适当冗余)来提高系统查询效率。9、以最简单的方式实现复杂的功能。为提高系统的稳固性与可读性,可保护性,尽量使用简洁易懂的方式实现系统功能,不追求复杂、深奥的算法。2.2 系统结构2.2.1 子系统划分整个系统按功能分为四大系统,各系统分别为:1 .数据库系统中间数据库数据仓库2 .ETL系统指标数据抽取子系统指标数据加载子系统3 .系统管理系统 ETL辑理管理子系统 数据仓库管理子系统ZJV*fc,It-i-r-JLJTL 应用服务器子系统 WEB
18、服务器子系统 OLAP多维分柝决策支持会近子系统数据挖掘子系统A图形展示子系统报表处理子系统数据导出子系统2.2.2逻辑结构图形展示子系统REBjli务第数据仓库IiT现r求统rr.jJ r,c隔川城务藏如室鳖至数据仓库成川服务播中间数据库s一 一数据屣现图形展示子系统报衣处理了系统数据导出系统决策分析I。芯数据挖掘艇务器-WEBHUXS-ETL工具ETL数据抽取子系统一ETL数据加栈子系统.系统管理IETL管理子系统II数据仓库管理子系统2.2.3层次结构-; Internet应用层安全服务层WEB服务层业务逻辑层数据存储层BrowsBws客户机Ll网络防护体系整个系统在逻辑上分为三层:原始
19、数据层,中间逻辑层(业务逻辑层、WEB服务层、安全服务层),应用层。原始数据层:以统一规范的方式存储数据:中间逻辑层:解析应用层的业务逻辑,使应用层与原始数据相互独立,提高应用层系统(程序)的可扩展性、可移植性:应用层:面向最终用户,提供友好、简洁、方便的用户界面,具有良好的业务无关性。2.2.4 网络拓扑结构我们根据下列列出的几点,确定硬件系统结构:1 .系统已经拥有比较完备的内部网络系统,此系统是全国系统的专用网络。2 .省政府数据仓库系统的数据、信息既能够在系统的网络内最大限度的实现数据共享,又能将能够对公众公布的信息分不一致的级别向外界公布。3 .尽可能在网络设计上考虑防止黑客攻击、病
20、毒传播等破坏数据的手段与方式。4 .尽可能利用现有网络系统,包含系统专有网,公共InIernet网,政府办公局域网等。我们设计了一个在物理上能够随时隔离或者连接、由两大部分构成的网络系统结构,如下图所示:工修工年工体XM 工体说明:1、出于网络安全的原因,将整个网络分为内部网络与外部网络两部分。2、内部网络与外部网络的系统机构基本相同。外部网络基本上用在对外公布,不包含保密信息。3、外部网络需要的公布数据从内部网络中通过ETL工具获得,存放在外部网络的数据仓库中。4、外部网络通过防火墙、路由器与ImCrnCl相连。5、为保证数据安全,只在外部网络从内部网络抽取数据时,两者才是连通的(且要通过防
21、火墙),其余时间两个网络物理隔离。6、工作站分别为各个处室的个人PC机,也能够是单独的工作站,功能为向ETL服务器提供仓库所需数据及通过浏览器访问数据仓库数据信息。7、ETL工具定期从各个处室的数据库系统抽取数据,且ETL服务潜兼中间数据库服务器,抽取的数据暂时储存在ETL服务器上,在导入数据仓库之前容许修改。8、考虑到数据仓库系统决策分析时需要大量数据信息,因此要求交换机容量应为IOooM。9、OLAP服务器与应用服务器结合比较紧密,在实际的应用中共享一台设备。10、入侵检测系统是一台单独的设备,放在路由之后,起到防止非法入侵的作用。11、安全隐患扫描系统能够运行在一台高性能的PC机上,提供
22、及时的安全扫描,及早发现问题。全面的硬件配置及全局网络拓扑参见附件:全面网络拓扑图及设备清单2.2.5 网络层次结构整个数据仓库系统由内而外分为四层:1、系统内核层:包含数据仓库服务系统及应用系统。2、系统安全层:使用网络安全产品,与局现有网络系统兼容,保护内部数据安全,网上信息传送安全、防止黑客破坏或者恶意入侵。3、公共网络层:基于TCP/IP的城域网与广域网(省局目前开通的帧中继网),使用现在已经建成的公共网络将数据、信息、知识公布出去。4、外部应用层:各类数据仓库系统的客户应用系统,通过外部应用系统用户能够获得系统提供的向外公布的各类信息。2.3 系统数据结构省政府数据仓库的数据是基于多
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