OLAP、OLTP的介绍和比较

时间:2023-03-09 17:37:03
OLAP、OLTP的介绍和比较
OLTP与OLAP的介绍

数据处理大致可以分成两大类:联机事务处理OLTP(on-line transaction processing)、联机分析处理OLAP(On-Line Analytical Processing)。OLTP是传统的关系型数据库的主要应用,主要是基本的、日常的事务处理,例如银行交易。OLAP是数据仓库系统的主要应用,支持复杂的分析操作,侧重决策支持,并且提供直观易懂的查询结果。

OLTP 系统强调数据库内存效率,强调内存各种指标的命令率,强调绑定变量,强调并发操作;OLTP是传统的关系型数据库的主要应用,主要是基本的、日常的事务处理,例如银行交易
OLAP 系统则强调数据分析,强调SQL执行市场,强调磁盘I/O,强调分区等, OLAP是数据仓库系统的主要应用,支持复杂的分析操作,侧重决策支持,并且提供直观易懂的查询结果

OLTP与OLAP之间的比较

OLAP、OLTP的介绍和比较

 OLTP,也叫联机事务处理(Online Transaction Processing),表示事务性非常高的系统,一般都是高可用的在线系统,以小的事务以及小的查询为主,评估其系统的时候,一般看其每秒执行的Transaction以及Execute SQL的数量。在这样的系统中,单个数据库每秒处理的Transaction往往超过几百个,或者是几千个,Select 语句的执行量每秒几千甚至几万个。典型的OLTP系统有电子商务系统、银行、证券等,如美国eBay的业务数据库,就是很典型的OLTP数据库。
OLTP系统最容易出现瓶颈的地方就是CPU与磁盘子系统。
(1)CPU出现瓶颈常表现在逻辑读总量与计算性函数或者是过程上,逻辑读总量等于单个语句的逻辑读乘以执行次数,如果单个语句执行速度虽然很快,但是执行次数非常多,那么,也可能会导致很大的逻辑读总量。设计的方法与优化的方法就是减少单个语句的逻辑读,或者是减少它们的执行次数。另外,一些计算型的函数,如自定义函数、decode等的频繁使用,也会消耗大量的CPU时间,造成系统的负载升高,正确的设计方法或者是优化方法,需要尽量避免计算过程,如保存计算结果到统计表就是一个好的方法。
(2)磁盘子系统在OLTP环境中,它的承载能力一般取决于它的IOPS处理能力. 因为在OLTP环境中,磁盘物理读一般都是db file sequential read,也就是单块读,但是这个读的次数非常频繁。如果频繁到磁盘子系统都不能承载其IOPS的时候,就会出现大的性能问题。
    OLTP比较常用的设计与优化方式为Cache技术与B-tree索引技术,Cache决定了很多语句不需要从磁盘子系统获得数据,所以,Web cache与Oracle data buffer对OLTP系统是很重要的。另外,在索引使用方面,语句越简单越好,这样执行计划也稳定,而且一定要使用绑定变量,减少语句解析,尽量减少表关联,尽量减少分布式事务,基本不使用分区技术、MV技术、并行技术及位图索引。因为并发量很高,批量更新时要分批快速提交,以避免阻塞的发生。 
OLTP 系统是一个数据块变化非常频繁,SQL 语句提交非常频繁的系统。 对于数据块来说,应尽可能让数据块保存在内存当中,对于SQL来说,尽可能使用变量绑定技术来达到SQL重用,减少物理I/O 和重复的SQL 解析,从而极大的改善数据库的性能。
    这里影响性能除了绑定变量,还有可能是热快(hot block)。 当一个块被多个用户同时读取时,Oracle 为了维护数据的一致性,需要使用Latch来串行化用户的操作。当一个用户获得了latch后,其他用户就只能等待,获取这个数据块的用户越多,等待就越明显。 这就是热快的问题。 这种热快可能是数据块,也可能是回滚端块。 对于数据块来讲,通常是数据库的数据分布不均匀导致,如果是索引的数据块,可以考虑创建反向索引来达到重新分布数据的目的,对于回滚段数据块,可以适当多增加几个回滚段来避免这种争用。 
OLTP特征
支持大量并发用户定期添加和修改数据。
反映随时变化的单位状态,但不保存其历史记录。
包含大量数据,其中包括用于验证事务的大量数据。
结构复杂。
可以进行优化以对事务活动做出响应。
提供用于支持单位日常运营的技术基础结构。
个别事务能够很快地完成,并且只需访问相对较少的数据。OLTP 旨在处理同时输入的成百上千的事务。
实时性要求高。
数据量不是很大。
交易一般是确定的,所以OLTP是对确定性的数据进行存取。(比如存取款都有一个特定的金额)
并发性要求高并且严格的要求事务的完整、安全性。(比如这种情况:有可能你和你的家人同时在不同的银行取同一个帐号的款)。
OLTP应用
OLTP 系统中的数据主要被组织为支持如下事务
记录来自销售点终端或通过网站输入的订单。
当库存量降到指定级别时,订购更多的货物。
在制造厂中将零部件组装为成品时对零部件进行跟踪。
记录雇员数据。
银行交易
OLTP注意事项
       1.很好的数据放置。
  对于 OLTP 系统,输入/输出瓶颈是一个尤为关心的问题,原因在于修改整个数据库中数据的用户很多。确定数据的可能访问模式,并将经常访问的数据放在一起。在此过程中,可辅以文件组和 RAID(独立磁盘冗余阵列)系统。
  2.缩短事务以将长期锁减至最少,提高并发性。
  在事务期间,避免用户交互。无论何时,只要有可能,就通过执行单个存储过程来处理整个事务。在事务内对表的引用顺序可能会影响并发性。将对经常访问的表的引用置于事务的末尾,以便将控制锁的持续时间减至最短。
  3.联机备份。
OLTP 系统通常的特征是连续操作(一天 24 小时,一周 7 天),为达到此目的,停工时间要保持绝对最短。尽管 Microsoft SQL Server 2000 可以在数据库正在使用时对其进行备份,但是应将备份过程安排在活动不频繁时进行,以使对用户的影响减至最小。
  4.数据库的高度规范化。
  尽可能减少冗余信息以提高更新的速度,从而提高并发性。减少数据还可以提高备份的速度,因为只需要备份更少的数据。
  5.很少或没有历史或聚合数据。
可以将很少引用的数据归档到单独的数据库中,或者从经常更新的表中移出,并置于仅含历史数据的表中。这将保持表尽可能地小,从而缩短备份时间,改善查询性能。
  6.小心使用索引。
  每次添加或修改行时,必须更新索引。若要避免对经常更新的表进行过多的索引,索引范围应保持较窄。请用索引优化向导设计索引
    OLAP,也叫联机分析处理(Online Analytical Processing)系统,有的时候也叫DSS决策支持系统,就是我们说的数据仓库。在这样的系统中,语句的执行量不是考核标准,因为一条语句的执行时间可能会非常长,读取的数据也非常多。所以,在这样的系统中,考核的标准往往是磁盘子系统的吞吐量(带宽),如能达到多少MB/s的流量。
    磁盘子系统的吞吐量则往往取决于磁盘的个数,这个时候,Cache基本是没有效果的,数据库的读写类型基本上是db file scattered read与direct path read/write。应尽量采用个数比较多的磁盘以及比较大的带宽,如4Gb的光纤接口。
在OLAP系统中,常使用分区技术、并行技术。
    分区技术在OLAP系统中的重要性主要体现在数据库管理上,比如数据库加载,可以通过分区交换的方式实现,备份可以通过备份分区表空间实现,删除数据可以通过分区进行删除,至于分区在性能上的影响,它可以使得一些大表的扫描变得很快(只扫描单个分区)。另外,如果分区结合并行的话,也可以使得整个表的扫描会变得很快。总之,分区主要的功能是管理上的方便性,它并不能绝对保证查询性能的提高,有时候分区会带来性能上的提高,有时候会降低。
    并行技术除了与分区技术结合外,在Oracle 10g中,与RAC结合实现多节点的同时扫描,效果也非常不错,可把一个任务,如select的全表扫描,平均地分派到多个RAC的节点上去。
    在OLAP系统中,不需要使用绑定(BIND)变量,因为整个系统的执行量很小,分析时间对于执行时间来说,可以忽略,而且可避免出现错误的执行计划。但是OLAP中可以大量使用位图索引,物化视图,对于大的事务,尽量寻求速度上的优化,没有必要像OLTP要求快速提交,甚至要刻意减慢执行的速度。
    绑定变量真正的用途是在OLTP系统中,这个系统通常有这样的特点,用户并发数很大,用户的请求十分密集,并且这些请求的SQL 大多数是可以重复使用的。
    对于OLAP系统来说,绝大多数时候数据库上运行着的是报表作业,执行基本上是聚合类的SQL 操作,比如group by,这时候,把优化器模式设置为all_rows是恰当的。 而对于一些分页操作比较多的网站类数据库,设置为first_rows会更好一些。 但有时候对于OLAP 系统,我们又有分页的情况下,我们可以考虑在每条SQL 中用hint。 如:
    Select  a.* from table a;
分开设计与优化
    在设计上要特别注意,如在高可用的OLTP环境中,不要盲目地把OLAP的技术拿过来用。
    如分区技术,假设不是大范围地使用分区关键字,而采用其它的字段作为where条件,那么,如果是本地索引,将不得不扫描多个索引,而性能变得更为低下。如果是全局索引,又失去分区的意义。
    并行技术也是如此,一般在完成大型任务时才使用,如在实际生活中,翻译一本书,可以先安排多个人,每个人翻译不同的章节,这样可以提高翻译速度。如果只是翻译一页书,也去分配不同的人翻译不同的行,再组合起来,就没必要了,因为在分配工作的时间里,一个人或许早就翻译完了。
    位图索引也是一样,如果用在OLTP环境中,很容易造成阻塞与死锁。但是,在OLAP环境中,可能会因为其特有的特性,提高OLAP的查询速度。MV也是基本一样,包括触发器等,在DML频繁的OLTP系统上,很容易成为瓶颈,甚至是Library Cache等待,而在OLAP环境上,则可能会因为使用恰当而提高查询速度。
    对于OLAP系统,在内存上可优化的余地很小,增加CPU 处理速度和磁盘I/O 速度是最直接的提高数据库性能的方法,当然这也意味着系统成本的增加。      
    比如我们要对几亿条或者几十亿条数据进行聚合处理,这种海量的数据,全部放在内存中操作是很难的,同时也没有必要,因为这些数据快很少重用,缓存起来也没有实际意义,而且还会造成物理I/O相当大。 所以这种系统的瓶颈往往是磁盘I/O上面的。
    对于OLAP系统,SQL 的优化非常重要,因为它的数据量很大,做全表扫描和索引对性能上来说差异是非常大的。
其他
    Oracle 10g以前的版本建库过程中可供选择的模板有:
        Data Warehouse (数据仓库)
        General Purpose  (通用目的、一般用途)
        New Database
        Transaction Processing  (事务处理)
    Oracle 11g的版本建库过程中可供选择的模板有:
        一般用途或事务处理
        定制数据库

数据仓库

个人对这些模板的理解为:

联机分析处理(OLAP,On-line Analytical Processing),数据量大,DML少。使用数据仓库模板
     联机事务处理(OLTP,On-line Transaction Processing),数据量少,DML频繁,并行事务处理多,但是一般都很短。使用一般用途或事务处理模板。

决策支持系统(DDS,Decision support system),典型的操作是全表扫描,长查询,长事务,但是一般事务的个数很少,往往是一个事务独占系统。

OLAP也可以说是多维数据分析工具的集合。
OLAP的基本多维分析操作有钻取(roll up和drill down)、切片(slice)和切志(dice)、以及旋转(pivot)、drill across、drill through等。
·钻取是改变维的层次,变换分析的粒度。它包括向上钻取(roll up)和向下钻取(drill down)。roll up是在某一维上将低层次的细节数据概括到高层次的汇总数据,或者减少维数;而drill down则相反,它从汇总数据深入到细节数据进行观察或增加新维。
·切片和切块是在一部分维上选定值后,关心度量数据在剩余维上的分布。如果剩余的维只有两个,则是切片;如果有三个,则是切块。
·旋转是变换维的方向,即在表格中重新安排维的放置(例如行列互换)。
OLAP有多种实现方法,根据存储数据的方式不同可以分为ROLAP、MOLAP、HOLAP。