OALP数据库优化之2 – Cube处理优化

当我们在OLAP数据库的世界中说起Process的时候，它至少可以分为两类：维度的处理跟Cube的处理，本部分只讨论cube的处理及优化，维度的处理优化会在另一部分讨论。

首先我们应该明确所谓处理(Process)这个概念，它可以简单的理解为将数据从一个或多个数据源加载、搬移到分析服务对象中的过程，对Cube处理来说就是加载到度量值组分区中的过程，所以Cube处理的优化其实归根结底是分区的处理优化。

处理过程简介

如下图所示，分区的处理过程可以分为两步：

1.      处理事实数据

处理事实数据简单的说就是将数据从数据源搬到分区对象的过程，因为分区中的事实数据需要关联到维度，所以中间还有一步是查找与事实数据对应的已经处理的维度键值。下面三步并行执行已完成事实处理：

1. 发送SQL查询来从源中抽取数据，好像是每次10万行

2. 为上面读入的1万行数据在分析服务的维度对象中查找响应的维度键值，然后填充到处理缓存中

3. 当处理缓存满的时候，将数据写入到磁盘中

2.      构建聚合及位图索引

在事实数据被处理到分区对象之后，处理就开始构建聚合及位图索引。聚合的处理是在内存中进行的，如果内存不足以构建所有的聚合，那么就会一块一块的先写入到磁盘的临时文件，在处理的最后做合并。

在设计OLAP数据库的时候我们应该在聚合上做均衡的考虑，因为大量的聚合肯定会提高查询的效率，但是同时会降低处理的效率。

分区的处理是通过向OLAP数据库发出分区处理命令进行的，主要有以下的分区处理命令：

ProcessFull

全处理会首先删除现有的存储内容(事实数据、聚合及位图索引)，然后首先执行ProcessData过程，紧接着执行ProcessIndexes

ProcessData

处理数据命令也是首先删除现有的存储内容(事实数据、聚合及位图索引)，然后处理事实数据，但是不会构建聚合及位图索引

ProcessIndexes

该命令执行的时候假设事实数据已经存在了，它在事实数据上构建新的聚集及位图索引

ProcessAdd

该命令创建一个临时分区，在其上执行完全执行，最后将临时分区Merge到目标分区中。该命令式一个XMLA命令，在UI上名为ProcessIncremental

ProcessClear

删除分区中现有的存储内容，它是XMLA的命令，在UI上名为UnProcess

ProcessClear Indexes

仅删除分区中的聚合及位图索引

处理过程的监控

我们可以使用SQL Server自带的Profiler来对OLAP数据库的处理做监控，首先我们需要知道Profiler中哪些Events是用来监控OLAP处理的，其实这个问题比较显而易见，所有与之相关的事件都处于Process Reports这个目录下面，包括：

• Process Report Begin

事件ID为5，它表示所有OLAP数据库相关的处理报告的开始事件

• Process Report Current

事件ID为7，它表示所有进度报告当前状态事件。例如，在处理期间，当前报表包含有关被处理的对象（维度、分区、多维数据集等）的处理信息

• Process Report End

事件ID为6，它表示所有OLAP数据库相关的处理报告的开始事件

• Process Report Error

事件ID为8，它表示所有处理报告错误事件

从我个人的使用情况来说，我一般只使用Process ReportEnd事件，因为所有的事件都是以Begin开始，中间经历Current最后以End或Error结束。因为我使用Profiler只是用来调优而不是找错，所以不需要Error事件；而任何出现在ProcessReport Begin的事件肯定最后会反应在Process Report End事件中(应该是这样的吧？)，所以ProcessReport Begin和Process Report End之间我们只需要Process Report End就可以了；对于ProcessReport  Current，本人不是太明白这个事件是干什么的，不过它有一个其他事件无法代替的作用：假如度量值组有1千万数据，AS肯定是没办反一次性都读入内存然后处理的，所以它会每次读取比如10万数据来处理，然后再处理10万直至全部处理完，ProcessReport Current能捕获到现在为止处理的数据行数。

接下来我们要知道的是关于Profiler捕获到的数据都有哪些信息，说白了就是有哪些数据列。我们在此只列出最主要的数据列：

• EventSubClass– OLAP数据库处理事件类，下面是一些主要的事件

• Process

• Merge

• Delete

• DeleteOldAggregations

• Rebuild

• Commit

• Rollback

• CreateIndexes

• CreateTable

• InsertInto

• Transaction

• Initialize

• Discretize

• Query

• CreateView

• WriteData

• ReadData

• GroupData

• GroupDataRecord

• BuildIndex

• Aggregate

• BuildDecode

• WriteDecode

• BuildDMDecode

• ExecuteSQL

• NowExecutingSQL

• ExecuteModifiedSQL

• Connecting

• BuildAggsAndIndexes

• MergeAggsOnDisk

• BuildIndexForRigidAggs

• BuildIndexForFlexibleAggs

• WriteAggsAndIndexes

• WriteSegment

• DataMiningProgress

• ReadBufferFullReport

• ProactiveCacheConversion

• Backup

• Restore

• Synchronize

• TextData– 与事件相关的文本数据，大部分情况下是对事件的一种描述。比如对于Process事件在结束时会描述为“Finishedprocessing the XXX partition”

• DatabaseName– 事件发生的数据库

• ObjectName& ObjectPath 表示事件发生的对象以及该对象的路径

• StartTime– 事件开始时间

• Duration- 包含所报告的事件开始到结束的时间长度(只存在于ProcessReport End事件中)

• EndTime- 包含所报告事件的结束时间(只存在于ProcessReport End事件中)

• IntegerData– 包含与发生的事件关联的整形数据，例如已处理行数的当前计数(只存在于ProcessReport End和Process Report Current事件中)

•  

下面我们以实际的例子来描述一下Profiler到底捕获了什么样的处理数据。对一个只有一个度量值组一个分区的Cube进行处理，Profiler捕获的事件如下：

BuildProcessing Schedule

Cube ProcessBegin

                Measure Group Process Begin

                                PartitionProcess Begin

                                                WriteData for Partition Begin

                                                                ExecuteSQL to get data from Source

                                                                ReadData Begin

                                                                                ReadData Current – 到现在为止处理的数据行

                                                                                ReadData Current – 到现在为止处理的数据行

                                                                ReadData End

                                                WriteData for Partition End

                                                BuildAggregation and Indexes Begin

                                                                BuildIndex

                                                                BuildAggregate

                                                BuildAggregation and Indexes End

                                PartitionProcess End

                Measure Group Process End

Cube ProcessEnd

处理过程的优化

毋庸置疑地有繁多的优化措施可以帮助我们提升Cube的处理效率，比如通过添加索引提升取元数据的速度，提升IO子系统，排除数据库锁等，但是在我们试图应用这些细的优化措施之前，我们应该首先确保我们应用了对Cube处理作用最大的技术：分区+增量处理。

毋庸置疑地有繁多的优化措施可以帮助我们提升Cube的处理效率，比如通过添加索引提升取元数据的速度，提升IO子系统，排除数据库锁等，但是在我们试图应用这些细的优化措施之前，我们应该首先确保我们应用了对Cube处理作用最大的技术：分区+ 分区合并+ 增量处理。

恰当的分区是提升查询机处理效率最有效的方式，假如我们一个销售事实表中包含了近10年的近亿数据，并且还在以每天几万条数据的方式在增长，那如果该度量值组只有一个分区，我们每天不得不对该度量值组做FullProcess，也就是每天都需要处理上亿的数据；但是如果我们是一天一个分区，那么我们每天只需要处理几万数据就可以了。所以分区让我们可以将历史的、固定不变的数据与最近的数据隔离开来，这样就只需要处理最近的少量数据就可以了。

不过实际中每天一个分区会造成管理的混乱，所以有时候我们可以只创建少量的分区，比如只有两个分区，一个表示历史分区，一个表示当前月数据的分区，这样每天我们只在当前月分区上做增量处理(给只处理一天的数据差不多，只是多了Merge的花费)，然后在下月的第一天我们将当前月分区的数据Merge到历史分区中。

如果每天的数据量不是特别大(比如千万甚至上亿)，该方式能够满足绝大部分的处理性能需求。

毋庸置疑地有繁多的优化措施可以帮助我们提升Cube的处理效率，比如通过添加索引提升取元数据的速度，提升IO子系统，排除数据库锁等，但是在我们试图应用这些细的优化措施之前，我们应该首先确保我们应用了对Cube处理作用最大的技术：分区+ 分区合并+ 增量处理。

恰当的分区是提升查询机处理效率最有效的方式，假如我们一个销售事实表中包含了近10年的近亿数据，并且还在以每天几万条数据的方式在增长，那如果该度量值组只有一个分区，我们每天不得不对该度量值组做FullProcess，也就是每天都需要处理上亿的数据；但是如果我们是一天一个分区，那么我们每天只需要处理几万数据就可以了。所以分区让我们可以将历史的、固定不变的数据与最近的数据隔离开来，这样就只需要处理最近的少量数据就可以了。

不过实际中每天一个分区会造成管理的混乱，所以有时候我们可以只创建少量的分区，比如只有两个分区，一个表示历史分区，一个表示当前月数据的分区，这样每天我们只在当前月分区上做增量处理(给只处理一天的数据差不多，只是多了Merge的花费)，然后在下月的第一天我们将当前月分区的数据Merge到历史分区中。

如果每天的数据量不是特别大(比如千万甚至上亿)，该方式能够满足绝大部分的处理性能需求。

如果应用了上面简单的处理方式后还不能满足处理性能的要求，那么我们可能需要参考下面一些比较琐碎的优化方式：

源数据端的优化

所谓数据源端的优化其实就是关系型数据库的优化以及OLAP分区所对应的数据查询语句的优化，这主要有以下的方式：

• 如果可能的话为分区查询语句构建恰当的索引，不过我们必须同时考虑到索引对数据插入的负面影响

• 是每个度量值组的分区对应于至多一个关系型数据库表的分区，这样每个分区的数据查询语句只会访问一个表分区

• 尽量从分区的数据查询语句中去除JOIN，被JOIN得出的列应该被物理化到事实表中

• 如果有页面切分，我们可以重构索引来提升填充因子，同时可以采用数据压缩来降低IO

• 通过使用NOLOCK来降低数据库锁开销

• 事实表的设计遵循以下的最优设计

OLAP端优化

待续….

处理选项的优化

待续….