数据编排与数据虚拟化:像餐厅一样管理数据的“后厨”与“菜单”
关键词:数据编排, 数据虚拟化, 数据管理, 数据流程, 虚拟视图, 数据源整合, 数据服务
摘要:数据编排与数据虚拟化是数据管理领域的“双璧”,但很多人对它们的区别与联系一知半解。本文用“餐厅运营”的类比,从流程管理(数据编排)和用户接口(数据虚拟化)两个角度,拆解它们的核心逻辑:数据编排像“后厨的流水线”,负责把零散食材(数据源)变成可上桌的菜品(结构化数据);数据虚拟化像“餐厅的菜单”,负责把菜品整理成易懂的选项(虚拟视图),让顾客(应用程序)不用进厨房就能点餐。通过生活例子、代码实战和架构解析,帮你彻底搞懂两者的区别,并学会如何让它们协同工作,提升数据使用效率。
背景介绍
目的和范围
在数据爆炸的时代,企业面临两个核心问题:如何高效处理零散的数据(比如来自MySQL、MongoDB、API的异构数据),以及如何让业务人员快速使用这些数据(不用关心数据存在哪里、怎么处理的)。数据编排(Data Orchestration)和数据虚拟化(Data Virtualization)正是解决这两个问题的关键技术,但它们的定位和作用完全不同。本文的目的是:
用“餐厅”类比,讲清两者的核心定义;用流程图和代码,展示两者的技术架构;用实战案例,说明两者的协同方式;帮读者建立“数据从生产到使用”的完整认知链。
范围覆盖数据管理的“流程层”(数据编排)和“访问层”(数据虚拟化),不涉及底层存储或深度学习等高级主题。
预期读者
数据工程师:想搞懂“数据处理流程”与“数据访问接口”的边界;产品经理:想理解“数据中台”中两个核心模块的价值;业务分析师:想知道“为什么不用直接查数据库,而是用虚拟视图”;技术新手:想入门数据管理,避免混淆概念。
文档结构概述
本文遵循“问题引入→概念拆解→关系分析→实战验证→趋势展望”的逻辑,用“餐厅”类比贯穿始终:
故事引入:用“餐厅如何把食材变成菜品”类比“数据如何从数据源变成服务”;核心概念:用“后厨流程”解释数据编排,用“菜单”解释数据虚拟化;关系分析:说明“流程”与“接口”的协同逻辑(没有流程就没有菜品,没有菜单就卖不出菜品);实战案例:用Airflow(数据编排)和Denodo(数据虚拟化)搭建一个电商数据服务;趋势展望:预测两者未来的发展方向(实时化、智能化)。
术语表
核心术语定义
数据编排(Data Orchestration):管理数据处理流程的工具或技术,负责协调多个数据任务(如提取、转换、加载)的执行顺序、依赖关系和资源分配,确保数据从数据源准确、高效地流向目标(如数据仓库、数据湖)。数据虚拟化(Data Virtualization):一种数据访问技术,通过创建“虚拟视图”(Virtual View)隐藏底层数据源的细节(如存储位置、格式、结构),让应用程序可以用统一的接口(如SQL)查询多个数据源的数据,无需复制或移动数据。
相关概念解释
数据源(Data Source):数据的来源,如数据库(MySQL、MongoDB)、文件(CSV、Excel)、API(RESTful接口)、流数据(Kafka)等。数据管道(Data Pipeline):数据从数据源到目标的处理流程,通常包括“提取(Extract)→转换(Transform)→加载(Load)”三个步骤(ETL),数据编排是管理数据管道的“大脑”。虚拟视图(Virtual View):数据虚拟化平台创建的“逻辑表”,它不存储实际数据,而是映射到底层多个数据源的物理表,应用程序查询虚拟视图时,平台会自动转换查询并从数据源取数。
缩略词列表
ETL:Extract-Transform-Load(提取-转换-加载)DAG:Directed Acyclic Graph(有向无环图,数据编排中用于表示任务依赖)API:Application Programming Interface(应用程序编程接口)
核心概念与联系:用“餐厅”类比搞懂一切
故事引入:餐厅是如何运转的?
想象你走进一家川菜馆,点了一份“番茄炒蛋”。你不需要知道:
番茄来自哪个菜市场(数据源:蔬菜供应商);鸡蛋是哪个农场养的(数据源:禽蛋供应商);厨师是先炒番茄还是先炒蛋(数据处理流程:备菜→炒菜);
你只需要看菜单(虚拟视图),点“番茄炒蛋”(查询虚拟视图),然后等着菜端上来(获取数据结果)。
这家餐厅的运转逻辑,正好对应数据管理的两个核心环节:
后厨流程(数据编排):厨师要把番茄、鸡蛋变成“番茄炒蛋”,需要按顺序完成“洗番茄→切番茄→打鸡蛋→炒番茄→加鸡蛋→调味”等步骤,每个步骤都要依赖前一个步骤的结果(比如没切番茄就不能炒),这就是数据编排的工作——协调数据处理的顺序和依赖。菜单设计(数据虚拟化):菜单把“番茄炒蛋”这个菜品呈现给你,隐藏了背后的食材来源和制作过程,你只需要点单,不需要进厨房,这就是数据虚拟化的价值——隐藏数据细节,提供统一接口。
接下来,我们用这个类比,一步步拆解两个概念。
核心概念解释:像给小学生讲“餐厅故事”一样
核心概念一:数据编排——“后厨的流水线工人”
数据编排的本质是**“管理数据处理的流程”**,就像餐厅的“后厨经理”,负责安排厨师的工作顺序,确保每个步骤都正确执行。
生活类比:
假设餐厅要做“番茄炒蛋”,后厨经理需要安排:
蔬菜工:洗番茄、切番茄(提取并转换蔬菜数据);禽蛋工:打鸡蛋、调蛋液(提取并转换禽蛋数据);炒菜师傅:先炒番茄,再加入蛋液,调味(合并并加载数据)。
如果蔬菜工没切完番茄,炒菜师傅就不能开始炒——这就是任务依赖;如果番茄不够了,后厨经理要及时通知采购(资源监控);如果客人催单,后厨经理要优先安排这个菜的制作(优先级调度)。
技术定义:
数据编排工具(如Airflow、NiFi)通过**有向无环图(DAG)**来表示数据流程,每个节点是一个任务(如“从MySQL取用户数据”“清洗订单数据”),边表示任务之间的依赖关系(如“取用户数据”必须在“清洗订单数据”之前完成)。工具会自动按照DAG的顺序执行任务,并处理失败重试、资源分配等问题。
核心概念二:数据虚拟化——“餐厅的菜单服务员”
数据虚拟化的本质是**“隐藏数据细节,提供统一接口”**,就像餐厅的“服务员”,把后厨的菜品整理成菜单,让顾客不用进厨房就能点餐。
生活类比:
菜单上的“番茄炒蛋”是一个“虚拟菜品”——它不存储实际的番茄和鸡蛋,而是对应后厨的“番茄”(来自蔬菜供应商)和“鸡蛋”(来自禽蛋供应商)。当你点“番茄炒蛋”时,服务员会告诉后厨:“需要一份番茄炒蛋”,后厨会把番茄和鸡蛋做成菜,再由服务员端给你。你不需要知道番茄来自哪里,鸡蛋是怎么来的,只要知道“番茄炒蛋”是你要的菜就行。
技术定义:
数据虚拟化平台(如Denodo、Apache Calcite)通过虚拟视图来映射底层数据源。例如,你可以创建一个虚拟视图
,关联MySQL的
v_user_orders
表(存储用户信息)和MongoDB的
user
集合(存储订单信息)。当应用程序执行
orders
时,平台会自动:
SELECT * FROM v_user_orders WHERE user_id = 123
解析查询:确定需要从
表取
user
的用户信息,从
user_id=123
集合取
orders
的订单信息;转换查询:把SQL查询转换成MySQL的
user_id=123
语句和MongoDB的
SELECT
命令;执行查询:分别向MySQL和MongoDB发送查询请求;合并结果:把两个数据源的结果合并成一个统一的结果集,返回给应用程序。
find
你看,应用程序就像“顾客”,虚拟视图就像“菜单”,数据虚拟化平台就像“服务员”,底层数据源就像“后厨的食材”。
核心概念之间的关系:“流程”与“接口”的协同
数据编排和数据虚拟化是数据管理的“前后端”:数据编排是“后端”(处理数据),数据虚拟化是“前端”(提供接口),两者结合才能让数据真正发挥价值。
类比说明:
没有数据编排(后厨流程):后厨混乱,厨师不知道该做什么,番茄没洗、鸡蛋没打,根本做不出“番茄炒蛋”——数据无法从数据源变成可用的结构化数据。没有数据虚拟化(菜单):顾客不知道有什么菜,只能自己进厨房找食材,要么找不到,要么找到的是生的番茄和鸡蛋——应用程序无法快速使用数据,只能直接查询多个数据源,效率极低。两者结合:数据编排把食材变成菜品(结构化数据),数据虚拟化把菜品做成菜单(虚拟视图),顾客点单(查询虚拟视图),服务员端菜(返回数据结果)——这就是一个完整的数据服务流程。
具体关系拆解:
数据编排是数据虚拟化的“数据源”:
数据虚拟化的虚拟视图需要底层有“可用的数据”,而这些数据通常是数据编排处理后的结果。例如,你要创建
虚拟视图,必须先通过数据编排把MySQL的
v_user_orders
表和MongoDB的
user
集合的数据清洗、合并,存入数据仓库(如Snowflake),然后虚拟视图才能映射到数据仓库中的表。
orders
数据虚拟化是数据编排的“价值出口”:
数据编排处理数据的目的是“让数据可用”,而数据虚拟化是“让数据容易用”。例如,数据编排把用户数据和订单数据合并成
表,数据虚拟化把
user_orders
表做成虚拟视图,让业务人员用SQL就能查询,不用关心数据是怎么合并的。
user_orders
两者共同解决“数据孤岛”问题:
企业的数据通常分散在多个数据源(MySQL、MongoDB、API),形成“数据孤岛”。数据编排通过流程管理把这些数据整合到一起(解决“数据在哪里”的问题),数据虚拟化通过虚拟视图把这些数据统一呈现(解决“数据怎么用”的问题)。
核心概念原理和架构的文本示意图
我们用“餐厅运营”的架构,类比数据管理的架构:
餐厅环节 | 对应数据管理环节 | 核心角色/工具 | 功能描述 |
---|---|---|---|
食材供应商 | 数据源 | MySQL、MongoDB、API、CSV | 提供原始数据(如用户信息、订单信息、物流信息) |
后厨流程 | 数据编排 | Airflow、Apache NiFi、Prefect | 协调数据处理任务(提取、转换、加载),把原始数据变成结构化数据 |
菜品存储 | 数据仓库/数据湖 | Snowflake、Amazon S3、Hadoop | 存储数据编排处理后的结构化数据 |
菜单设计 | 数据虚拟化 | Denodo、TIBCO、Apache Calcite | 创建虚拟视图,映射底层数据仓库/数据源,提供统一查询接口 |
顾客点餐 | 应用程序/业务人员 | BI工具(Tableau)、APP、API | 通过虚拟视图查询数据,获取所需结果(如用户订单统计、物流跟踪) |
Mermaid 流程图:数据从“食材”到“顾客”的完整流程
graph TD
A[数据源(MySQL、MongoDB、API)] --> B[数据编排引擎(Airflow)]
B --> C[数据仓库(Snowflake)]
C --> D[数据虚拟化平台(Denodo)]
D --> E[虚拟视图(v_user_orders)]
E --> F[应用程序(BI工具、APP)]
F --> G[业务人员/用户]
%% 注释:数据编排处理数据源,存入数据仓库;数据虚拟化从数据仓库创建虚拟视图,供应用程序查询。
核心算法原理 & 具体操作步骤
数据编排:用Airflow构建DAG(有向无环图)
数据编排的核心是管理任务依赖,而DAG是表示任务依赖的关键结构。我们用Airflow(最流行的开源数据编排工具)举个例子,说明如何构建一个“整合用户与订单数据”的DAG。
步骤1:定义DAG的基本信息
from airflow import DAG
from airflow.operators.python_operator import PythonOperator
from datetime import datetime, timedelta
# 定义DAG的默认参数:所有者、开始时间、重试策略
default_args = {
'owner': 'data_engineer',
'start_date': datetime(2024, 1, 1),
'retries': 3,
'retry_delay': timedelta(minutes=5)
}
# 创建DAG实例:id为“user_order_orchestration”,每天执行一次
dag = DAG(
'user_order_orchestration',
default_args=default_args,
schedule_interval='@daily' # 每天凌晨执行
)
步骤2:定义数据处理任务
我们需要三个任务:
提取用户数据:从MySQL取
表的数据;提取订单数据:从MongoDB取
user
集合的数据;合并数据:把用户数据和订单数据合并,存入Snowflake。
orders
import pymysql
from pymongo import MongoClient
import snowflake.connector
# 任务1:提取用户数据(从MySQL)
def extract_user_data():
conn = pymysql.connect(host='mysql_host', user='root', password='password', db='user_db')
cursor = conn.cursor()
cursor.execute('SELECT user_id, name, email FROM user')
user_data = cursor.fetchall()
conn.close()
return user_data
# 任务2:提取订单数据(从MongoDB)
def extract_order_data():
client = MongoClient('mongodb://mongodb_host:27017/')
db = client['order_db']
orders = db['orders'].find({}, {'_id': 0, 'order_id': 1, 'user_id': 1, 'amount': 1})
order_data = list(orders)
client.close()
return order_data
# 任务3:合并数据(存入Snowflake)
def merge_data(ti):
# 从任务1和任务2获取结果(ti是TaskInstance,用于获取上游任务的输出)
user_data = ti.xcom_pull(task_ids='extract_user_data')
order_data = ti.xcom_pull(task_ids='extract_order_data')
# 合并数据(用user_id关联)
merged_data = []
for user in user_data:
user_id = user[0]
# 找到该用户的所有订单
user_orders = [order for order in order_data if order['user_id'] == user_id]
for order in user_orders:
merged_data.append({
'user_id': user_id,
'name': user[1],
'email': user[2],
'order_id': order['order_id'],
'amount': order['amount']
})
# 存入Snowflake
conn = snowflake.connector.connect(
user='snowflake_user',
password='snowflake_password',
account='snowflake_account',
warehouse='snowflake_warehouse',
database='data_warehouse',
schema='public'
)
cursor = conn.cursor()
# 创建表(如果不存在)
cursor.execute('''
CREATE TABLE IF NOT EXISTS user_orders (
user_id INT,
name VARCHAR(255),
email VARCHAR(255),
order_id INT,
amount DECIMAL(10,2)
)
''')
# 插入数据
for data in merged_data:
cursor.execute('''
INSERT INTO user_orders (user_id, name, email, order_id, amount)
VALUES (%s, %s, %s, %s, %s)
''', (data['user_id'], data['name'], data['email'], data['order_id'], data['amount']))
conn.commit()
conn.close()
步骤3:定义任务依赖
用
创建任务,并指定依赖关系:
PythonOperator
# 创建任务实例
extract_user_task = PythonOperator(
task_id='extract_user_data',
python_callable=extract_user_data,
dag=dag
)
extract_order_task = PythonOperator(
task_id='extract_order_data',
python_callable=extract_order_data,
dag=dag
)
merge_task = PythonOperator(
task_id='merge_data',
python_callable=merge_data,
dag=dag
)
# 定义依赖关系:extract_user_task和extract_order_task完成后,才能执行merge_task
extract_user_task >> merge_task
extract_order_task >> merge_task
步骤4:运行DAG
把上述代码保存为
,放到Airflow的
user_order_orchestration.py
目录下,Airflow会自动识别并调度这个DAG。每天凌晨,Airflow会按顺序执行:
dags
提取用户数据(
);提取订单数据(
extract_user_data
);合并数据(
extract_order_data
)。
merge_data
如果某个任务失败(比如MySQL连接超时),Airflow会自动重试3次,每次间隔5分钟,确保数据处理流程的可靠性。
数据虚拟化:用Denodo创建虚拟视图
数据虚拟化的核心是创建虚拟视图,我们用Denodo(商业数据虚拟化工具,支持多种数据源)举个例子,说明如何创建一个
虚拟视图,关联Snowflake的
v_user_orders
表和物流API的数据。
user_orders
步骤1:连接数据源
Denodo支持连接多种数据源,包括关系型数据库(MySQL、Snowflake)、NoSQL数据库(MongoDB)、API(RESTful)等。我们需要连接两个数据源:
Snowflake:存储数据编排处理后的
表;物流API:提供订单的物流信息(接口地址:
user_orders
)。
https://logistics-api.com/orders/{order_id}
连接Snowflake:
在Denodo的“数据源”界面,选择“Snowflake”,输入连接信息(主机、端口、数据库、用户名、密码),测试连接通过后,保存数据源。
连接物流API:
在Denodo的“数据源”界面,选择“RESTful Web Service”,输入API地址(
),设置请求方法(GET),测试连接通过后,保存数据源。
https://logistics-api.com/orders/{order_id}
步骤2:创建虚拟视图
虚拟视图是Denodo的核心对象,它可以映射单个数据源的表,也可以关联多个数据源的表。我们要创建一个
虚拟视图,关联Snowflake的
v_user_orders
表和物流API的数据。
user_orders
步骤2.1:创建Snowflake的虚拟表
在Denodo的“虚拟数据库”界面,右键点击“Snowflake”数据源,选择“创建虚拟表”,选择
表,保存为
user_orders
(虚拟表)。
vt_user_orders
步骤2.2:创建物流API的虚拟表
右键点击“物流API”数据源,选择“创建虚拟表”,设置API的参数:
路径参数:
(来自
order_id
的
vt_user_orders
);响应映射:把API返回的
order_id
(物流状态)、
status
(更新时间)映射到虚拟表的字段。
update_time
保存为
(虚拟表)。
vt_logistics
步骤2.3:关联两个虚拟表
右键点击“虚拟数据库”,选择“创建视图”,输入视图名称
,然后用SQL关联
v_user_orders
和
vt_user_orders
:
vt_logistics
SELECT
u.user_id,
u.name,
u.email,
u.order_id,
u.amount,
l.status AS logistics_status,
l.update_time AS logistics_update_time
FROM
vt_user_orders u
LEFT JOIN
vt_logistics l ON u.order_id = l.order_id
点击“验证”按钮,确认SQL语法正确,然后保存视图。
步骤3:查询虚拟视图
现在,应用程序可以用SQL查询
虚拟视图,就像查询普通表一样。例如,查询
v_user_orders
的用户订单和物流信息:
user_id=123
SELECT * FROM v_user_orders WHERE user_id = 123
Denodo会自动处理以下步骤:
解析查询:需要从
取
vt_user_orders
的记录,从
user_id=123
取对应的物流信息;转换查询:把SQL查询转换成Snowflake的
vt_logistics
语句(查询
SELECT
表)和物流API的
user_orders
请求(
GET
);执行查询:分别向Snowflake和物流API发送请求;合并结果:把两个数据源的结果合并成一个结果集,返回给应用程序。
https://logistics-api.com/orders/{order_id}
你看,应用程序不需要知道数据来自Snowflake还是物流API,只要知道
视图有哪些字段就行——这就是数据虚拟化的魅力。
v_user_orders
数学模型和公式:数据虚拟化的查询优化
数据虚拟化的核心挑战是查询性能——因为要从多个数据源取数,合并结果,所以必须优化查询流程。其中,查询转换(Query Translation)和查询合并(Query Merging)是两个关键技术,我们用数学公式来解释。
1. 查询转换:虚拟查询到物理查询的映射
假设虚拟视图
由两个物理表
v
(来自数据源
t1
)和
S1
(来自数据源
t2
)关联而成,关联条件是
S2
。虚拟查询
t1.id = t2.id
是:
Q_v
数据虚拟化平台需要把
转换成对
Q_v
和
S1
的物理查询
S2
和
Q1
:
Q2
然后,合并
和
Q1
的结果,得到
Q2
的结果:
Q_v
2. 查询合并:减少数据源访问次数
如果虚拟查询涉及多个虚拟视图,数据虚拟化平台会尝试合并查询(Query Merging),减少对数据源的访问次数。例如,有两个虚拟视图
(来自
v1
)和
t1
(来自
v2
),虚拟查询
t2
是:
Q_v
如果不合并查询,平台会先查询
(得到
v1
列表),再查询
id
(根据
v2
列表取数),需要两次访问数据源。而合并查询后,平台会把
id
转换成一个联合查询:
Q_v
然后,把
发送给支持联合查询的数据源(如Snowflake),只需要一次访问,提升性能。
Q_{ ext{merged}}
举例说明:物流API的查询优化
假设我们有一个虚拟视图
,关联Snowflake的
v_user_orders
表和物流API的
user_orders
接口。虚拟查询是:
orders
如果不优化,平台会先从Snowflake取
的所有
user_id=123
(假设10个),然后向物流API发送10次
order_id
请求(每个
GET
一次),这会导致延迟很高。
order_id
而通过批量查询优化(Batch Query Optimization),平台会把10个
合并成一个请求,比如:
order_id
这样,只需要一次API请求,就能获取所有10个订单的物流信息,大大提升性能。批量查询的数学模型是:
项目实战:搭建电商数据服务
我们用“电商用户订单查询”场景,展示数据编排与数据虚拟化的协同工作流程。
需求说明
电商平台需要为客服人员提供一个“用户订单查询”功能,要求:
可以查询某个用户的所有订单信息(来自MySQL的
表和MongoDB的
user
集合);可以查询每个订单的物流信息(来自物流API);客服人员不需要登录多个系统,只要在一个界面输入
orders
就能获取所有信息。
user_id
技术方案
数据编排:用Airflow构建DAG,每天凌晨提取MySQL的
表和MongoDB的
user
集合的数据,清洗、合并后存入Snowflake的
orders
表;数据虚拟化:用Denodo创建虚拟视图
user_orders
,关联Snowflake的
v_user_orders
表和物流API的
user_orders
接口,提供统一的SQL查询接口;应用程序:用Tableau(BI工具)连接Denodo的
orders
视图,创建“用户订单查询” dashboard,客服人员可以通过
v_user_orders
过滤查询。
user_id
开发环境搭建
1. 数据编排环境(Airflow)
安装Airflow:
;初始化数据库:
pip install apache-airflow
;启动Web服务器:
airflow db init
;启动调度器:
airflow webserver -p 8080
。
airflow scheduler
2. 数据虚拟化环境(Denodo)
下载Denodo Express(免费版):https://www.denodo.com/en/express;安装Denodo:按照官方文档步骤安装;启动Denodo:运行
(Windows)或
denodo_platform.bat
(Linux)。
denodo_platform.sh
3. 数据源准备
MySQL:创建
表,插入测试数据:
user
CREATE TABLE user (
user_id INT PRIMARY KEY,
name VARCHAR(255),
email VARCHAR(255)
);
INSERT INTO user VALUES (123, '张三', 'zhangsan@example.com');
MongoDB:创建
集合,插入测试数据:
orders
{
"_id": ObjectId("65c3b1f9e1b8a3a1b2c3d4e5"),
"order_id": 456,
"user_id": 123,
"amount": 100.00
}
物流API:用Postman模拟一个RESTful API,返回订单的物流信息:
{
"order_id": 456,
"status": "已发货",
"update_time": "2024-03-01 10:00:00"
}
源代码详细实现和代码解读
1. 数据编排:Airflow DAG(参考之前的代码)
提取用户数据:从MySQL的
表取数据;提取订单数据:从MongoDB的
user
集合取数据;合并数据:把用户数据和订单数据合并,存入Snowflake的
orders
表。
user_orders
2. 数据虚拟化:Denodo虚拟视图(参考之前的步骤)
连接数据源:连接Snowflake(
表)和物流API;创建虚拟表:
user_orders
(映射Snowflake的
vt_user_orders
表)、
user_orders
(映射物流API);创建虚拟视图:
vt_logistics
(关联
v_user_orders
和
vt_user_orders
)。
vt_logistics
3. 应用程序:Tableau dashboard
连接Denodo:在Tableau中选择“ODBC”连接,输入Denodo的ODBC驱动信息(主机、端口、数据库);选择虚拟视图:选择
视图,拖拽字段到dashboard(如
v_user_orders
、
user_id
、
name
、
order_id
、
amount
);添加过滤条件:添加
logistics_status
的过滤控件,客服人员可以输入
user_id
查询。
user_id
效果演示
客服人员打开Tableau dashboard,输入
,点击“查询”,就能看到:
user_id=123
用户信息:张三,zhangsan@example.com;订单信息:order_id=456,amount=100.00;物流信息:已发货,更新时间2024-03-01 10:00:00。
整个过程中,客服人员不需要知道数据来自MySQL、MongoDB还是物流API,只要输入
就能获取所有信息——这就是数据编排与数据虚拟化协同工作的结果。
user_id
实际应用场景
1. 电商实时推荐系统
数据编排:用Flink(流数据编排工具)实时提取用户行为数据(来自APP的点击、浏览)、商品数据(来自MySQL)、订单数据(来自Kafka),实时处理(如计算用户偏好、商品相似度),存入Redis(缓存)和Elasticsearch(搜索);数据虚拟化:用Denodo创建虚拟视图
,关联Redis的用户偏好数据、Elasticsearch的商品数据,提供实时推荐接口,APP可以通过
v_user_recommendations
查询推荐商品。
user_id
2. 企业BI分析
数据编排:用Apache NiFi(可视化数据编排工具)整合企业的ERP(SAP)、CRM(Salesforce)、Excel文件数据,清洗、转换后存入数据仓库(BigQuery);数据虚拟化:用TIBCO Data Virtualization创建虚拟视图
,关联数据仓库的销售数据、ERP的库存数据、CRM的客户数据,BI分析师可以用Tableau查询这个视图,生成销售报表,不用关心数据来自哪里。
v_sales_analysis
3. 金融风险控制
数据编排:用Prefect(现代数据编排工具)定时提取用户的交易数据(来自核心系统)、征信数据(来自人行API)、社交媒体数据(来自微博),处理后存入数据湖(S3);数据虚拟化:用Apache Calcite(开源数据虚拟化工具)创建虚拟视图
,关联数据湖的交易数据、征信数据、社交媒体数据,风险控制模型可以通过SQL查询这个视图,计算用户的风险评分。
v_risk_assessment
工具和资源推荐
数据编排工具
工具名称 | 类型 | 特点 | 适用场景 |
---|---|---|---|
Apache Airflow | 开源 | 灵活的DAG定义,丰富的插件生态,适合批量数据处理 | 定时ETL、数据仓库同步 |
Apache NiFi | 开源 | 可视化流程设计,支持流数据和批量数据,适合数据集成 | 实时数据管道、数据源整合 |
Prefect | 开源/商业 | 现代的工作流引擎,支持动态任务、并行执行,适合云原生环境 | 云数据处理、机器学习流程 |
AWS Step Functions | 商业 | 托管的工作流服务,与AWS生态深度集成,适合Serverless场景 | AWS上的数据处理、应用编排 |
数据虚拟化工具
工具名称 | 类型 | 特点 | 适用场景 |
---|---|---|---|
Denodo | 商业 | 支持多种数据源,强大的查询优化,适合企业级应用 | 数据中台、BI分析 |
TIBCO Data Virtualization | 商业 | 整合多种数据源,支持实时数据,适合大型企业 | 企业数据整合、风险控制 |
Apache Calcite | 开源 | 轻量级,支持SQL优化,适合自定义数据虚拟化解决方案 | 开源项目、小型应用 |
Starburst Galaxy | 商业 | 基于Trino(Presto),支持联邦查询,适合大数据场景 | 数据湖查询、实时分析 |
资源推荐
书籍:《Apache Airflow实战》(讲解数据编排的具体工具)、《数据虚拟化:整合企业数据的新方式》(讲解数据虚拟化的理论和实践);文档:Airflow官方文档(https://airflow.apache.org/docs/)、Denodo官方文档(https://community.denodo.com/docs);课程:Coursera《数据工程基础》(讲解数据编排和数据虚拟化的基础概念)、Udemy《Apache Airflow Masterclass》(实战数据编排)。
未来发展趋势与挑战
数据编排的未来趋势
实时化:传统数据编排主要处理批量数据(如每天一次的ETL),未来会向实时数据编排发展(如用Flink处理流数据),支持实时推荐、实时监控等场景;智能化:用AI优化任务调度,比如预测任务的执行时间,自动调整资源分配(如增加CPU资源应对峰值),减少人工干预;云原生:数据编排工具会更深度地集成云服务(如AWS S3、Google BigQuery),支持Serverless架构(如AWS Step Functions),降低运维成本。
数据虚拟化的未来趋势
支持更多数据源:未来会支持更多新型数据源,如区块链数据、物联网(IoT)数据、大语言模型(LLM)的向量数据库;更低延迟:通过缓存(如Redis)、预计算(如Materialized View)、边缘计算(Edge Computing)等技术,降低查询延迟,支持实时应用;更灵活的映射:支持动态schema变化(如JSON数据的 schema 自动识别),适应数据结构频繁变化的场景(如社交媒体数据)。
共同挑战
性能优化:数据编排需要处理越来越多的数据源和数据量,如何提升流程执行效率是挑战;数据虚拟化需要处理越来越复杂的查询,如何优化查询性能是挑战;数据安全:数据编排涉及数据的提取、转换、加载,需要确保数据在传输和处理过程中的安全(如加密);数据虚拟化涉及多个数据源的访问,需要确保数据的访问权限(如角色-based访问控制);人才短缺:数据编排和数据虚拟化是新兴技术,需要既懂数据管理又懂业务的人才,目前市场上人才短缺。
总结:学到了什么?
核心概念回顾
数据编排:像“后厨的流水线工人”,负责管理数据处理的流程(如提取、转换、加载),确保数据从数据源变成结构化数据;数据虚拟化:像“餐厅的菜单服务员”,负责创建虚拟视图,隐藏数据细节,提供统一的查询接口,让应用程序不用关心数据来自哪里。
概念关系回顾
数据编排是“后端”,处理数据;数据虚拟化是“前端”,提供接口;数据编排是数据虚拟化的“数据源”,数据虚拟化是数据编排的“价值出口”;两者结合,解决“数据孤岛”问题,让数据更容易用。
关键结论
如果你需要处理数据流程(如整合多个数据源的数据),用数据编排;如果你需要让数据容易用(如让业务人员快速查询数据),用数据虚拟化;大多数情况下,两者需要协同工作,才能发挥最大价值。
思考题:动动小脑筋
你生活中有没有类似“数据编排”和“数据虚拟化”的场景?比如快递分拣(数据编排)和快递查询(数据虚拟化)?请举例说明。如果你们公司有多个数据源(如ERP、CRM、Excel文件),需要让业务人员查询数据,你会选择数据编排还是数据虚拟化?为什么?数据编排和数据虚拟化可以一起使用吗?如果可以,举一个例子说明它们如何配合。数据虚拟化会影响查询性能吗?如果会,有哪些优化方法?未来,数据编排和数据虚拟化会融合吗?为什么?
附录:常见问题与解答
Q1:数据编排和ETL有什么区别?
A:ETL(提取-转换-加载)是数据编排的一种具体形式,数据编排更广泛,包括ETL、ELT(提取-加载-转换)、实时数据处理(如Flink流处理)等。数据编排是管理数据流程的“大脑”,而ETL是数据流程的“具体步骤”。
Q2:数据虚拟化需要复制数据吗?
A:不需要。数据虚拟化通过虚拟视图映射底层数据源,不复制或移动数据,只在查询时从数据源取数,因此可以节省存储成本,避免数据冗余。
Q3:数据虚拟化支持实时数据吗?
A:是的。现代数据虚拟化工具(如Denodo、TIBCO)支持实时数据源(如Kafka、流API),可以创建实时虚拟视图,提供实时数据查询服务。
Q4:数据编排需要写代码吗?
A:取决于工具。有些数据编排工具(如Apache NiFi)支持可视化流程设计,不需要写代码;有些工具(如Airflow)需要写Python代码定义DAG。
扩展阅读 & 参考资料
《数据管理圣经》(David Loshin):讲解数据管理的整体概念,包括数据编排和数据虚拟化;《Apache Airflow实战》(Bas Harenslak、Julien Le Dem):实战数据编排的具体工具;《数据虚拟化:整合企业数据的新方式》(Mark Madsen):讲解数据虚拟化的理论和实践;Airflow官方文档:https://airflow.apache.org/docs/;Denodo官方文档:https://community.denodo.com/docs;《数据工程基础》(Coursera课程):讲解数据编排和数据虚拟化的基础概念。
作者:[你的名字]
日期:2024年3月1日
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(注:本文中的代码示例和工具配置仅供参考,实际使用时请根据具体环境调整。)
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