### 多维数据库和OLAP分析 #### 一、OLAP与多维数据库概述 联机分析处理(OLAP)的概念最早由“关系数据库之父”E.F.Codd于1993年提出。在这一时期,传统的联机事务处理(OLTP)系统已无法满足用户对数据查询和分析的需求,而简单的SQL查询也无法处理大规模数据集中的复杂需求。为了应对这些挑战,Codd提出了多维数据库和多维分析的概念——即OLAP技术。 OLAP的核心在于提供一种快速高效的数据访问方式,使得用户能够在短时间内完成复杂的分析任务。它主要通过预计算和存储多维度数据的方式来实现这一目标,从而显著提高了数据分析的速度和效率。 #### 二、OLAP的应用与特点 1. **高性能查询与分析:**OLAP系统旨在为用户提供高速度的查询响应时间,尤其是在处理复杂的数据分析任务时。这主要得益于其预先计算和存储了大量可能的查询结果,从而减少了实时计算的时间消耗。 2. **支持多维度视图:**OLAP支持用户从多个角度查看数据,如产品类别、地区、时间等,并且可以轻松地在不同的维度之间切换和组合,从而获得更全面的视角。 3. **丰富的数据聚合功能:**OLAP提供了强大的数据汇总能力,能够根据用户的需求自动完成数据的分组、求和、平均值计算等操作。 4. **灵活的数据展示:**除了基本的报表形式外,OLAP工具还支持图表等多种可视化手段来呈现数据,帮助用户更直观地理解数据背后的意义。 #### 三、OLAP的实现原理 1. **数据结构:** - **Hypercube(超立方体):**这是最基础的数据组织形式,其中每个维度都有对应的值。例如,在一个销售数据的Hypercube中,可能包含产品、地区、时间等多个维度。 - **Multicube(多立方体):**当数据非常庞大或复杂时,可能会使用多个Hypercube来表示不同的数据切片。这种方式可以更好地管理和优化数据查询性能。 2. **查询优化:**为了提高查询速度,OLAP系统通常会采用预计算和索引技术,提前计算好常见的查询结果并将其存储起来。 3. **内存管理:**许多OLAP系统倾向于将数据存放在内存中,以便于快速访问。这尤其适用于那些需要频繁更新和查询的场景。 #### 四、OLAP系统的类型 1. **MOLAP(多维OLAP):**这种类型的OLAP系统将所有数据存储在一个多维数组中,非常适合于进行复杂的多维度分析。但由于需要将所有数据加载到内存中,因此在处理大规模数据集时可能存在一定的限制。 2. **ROLAP(关系OLAP):**ROLAP系统基于关系数据库构建,数据以表格的形式存储。虽然这种架构在处理大数据量方面具有优势,但在执行某些特定类型的查询时可能会比较慢。 3. **HOLAP(混合OLAP):**结合了MOLAP和ROLAP的优点,通常将常用的数据存储在内存中,而其他较少使用的数据则保留在磁盘上。 #### 五、多维数据库(MDD) 多维数据库(Multi-Dimensional Database, MDD)是专为OLAP设计的一种特殊类型的数据存储方式。MDD的核心特性在于它能够有效地支持多维度数据的存储和查询。与传统的关系数据库不同,MDD通过使用特殊的多维数据结构来实现高效的查询性能。 1. **MDD的特点:** - **高效的数据访问:**MDD利用了特定的数据结构和技术,如压缩算法,来减少存储空间的需求,并加快查询速度。 - **支持多种查询方式:**除了支持标准的SQL查询之外,MDD还支持特定的多维查询语言,如MDX(Multidimensional Expressions),这使得用户能够更加方便地进行多维度分析。 - **灵活性:**MDD系统可以根据用户的需求灵活地调整数据的存储方式和查询性能。 2. **MDD与OLAP的关系:** - MDD作为OLAP系统的核心组件之一,为OLAP提供了必要的数据存储和支持。 - MDD的优化技术和数据结构设计使得OLAP系统能够高效地进行数据查询和分析。 - 在实际应用中,OLAP系统通常会结合MDD和其他技术来实现最佳的性能和用户体验。 OLAP和多维数据库是现代数据分析领域不可或缺的技术。它们通过提供快速、灵活的数据查询和分析能力,帮助企业更好地理解和利用数据,进而做出更加明智的决策。随着大数据和云计算技术的发展,OLAP和多维数据库的应用前景将会更加广阔。















一、OLAP的概念
根据OLAP产品的实际应用情况和用户对OLAP产品的需求,人们提出了一种对OLAP更简单明确的定义,即共享多维信息的快速分析。
(1)快速性
用户对OLAP的快速反应能力有很高的要求。系统应能在5秒内对用户的大部分分析要求做出反应。如果终端用户在30秒内没有得到系统响应就会变得不耐烦,因而可能失去分析主线索,影响分析质量。对于大量的数据分析要达到这个速度并不容,因此就更需要一些技术上的支持,如专门的数据存储格式、大量的事先运算、特别的硬件设计等。
(2)可分析性
OLAP系统应能处理与应用有关的任何逻辑分析和统计分析。尽管系统需要事先编程,但并不意味着系统已定义好了所有的应用。用户无需编程就可以定义新的专门计算,将其作为分析的一部分,并以用户理想的方式给出报告。用户可以在OLAP平台上进行数据分析,也可以连接到其他外部分析工具上,如时间序列分析工具、成本分配工具、意外报警、数据开采等。
(3)多维性
多维性是OLAP的关键属性。系统必须提供对数据分析的多维视图和分析,包括对层次维和多重层次维的完全支持。事实上,多维分析是分析企业数据最有效的方法,是OLAP的灵魂。
(4)信息性
不论数据量有多大,也不管数据存储在何处,OLAP系统应能及时获得信息,并且管理大容量信息。这里有许多因素需要考虑,如数据的可复制性、可利用的磁盘空间、OLAP产品的性能及与数据仓库的结合度等。
二、OLAP的多维数据概念
多维结构是决策支持的支柱,也是OLAP的核心。OLAP展现在用户面前的是一幅幅多维视图。
1.维
假定某某是个百货零售商,有一些因素会影响他的销售业务,如商品、时间、商店或流通渠道,更具体一点,如品牌、月份、地区等。对某一给定的商品,也许他想知道该商品在哪个商店和哪段时间的销售情况。对某一商店,也许他想知道哪个商品在哪段时间的销售情况。在某一时间,也许他想知道哪个商店哪种产品的销售情况。因此,他需要决策支持来帮助制定销售政策。
这里,商店、时间和产品都是维。各个商店的集合是一维,时间的集合是一维,商品的集合是一维。维就是相同类数据的集合,也可以理解为变量。而每个商店、每段时间、每种商品都是某一维的一个成员。每个销售事实由一个特定的商店、特定的时间和特定的商品组成。
维有自己固有的属性,如层次结构(对数据进行聚合分析时要用到)、排序(定义变量时要用到)、计算逻辑(是基于矩阵的算法,可有效地指定规则)。这些属性对进行决策支持是非常有用的。


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