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基于三层结构的联机分析处理(OLAP)系统的研究与设计



1 引 言

    OLAP(On-Line Analytical Processing)是数据仓库中采用的最主要的决策分析工具,它可以根据分析人员的要求,快速、灵活地对大量数据进行复杂的查询处理,并以直观的、易理解的形式将查询结果提供给各种决策人员,从而得到高度归纳的信息。OLAP是基于数据仓库的信息分析处理过程,是数据仓库的用户接口部分。

    OLAP技术有如下特性:(1)在线性。表现为对用户请求的快速响应性和交互操作性,它的实现是由客户机/服务器体系结构完成的;(2)多维分析性。系统能够提供对数据分析的多维视图,最终使用户能多角度、多侧面、多层次地理解包含在数据中的信息及内涵;(3)可分析性。系统能提供强大的统计、分析、报表处理功能。OLAP的基本分析操作有切片、切块、下钻、上翻和旋转;(4)共享性。系统是多用户的并具有较高的安全性;(5)信息性。不论数据量有多大,也不管数据存储在何处,系统能及时获得信息,并能管理大容量信息。

2 OLAP技术

    大多数的应用系统实际上都是用多维视图来表示的,多维视图的实现是OLAP应用的关键所在。基于该视图的不同实现方式,OLAP形成了基于多维数据库的MOLAP和基于关系数据库的ROLAP。

    2.1 基于多维数据库的联机分析MOLAP

    MOLAP是以多维数据库为核心的,用多维数据库管理系统来管理所需的数据或数据库,以多维的方式来显示数据。在MOLAP的结构中,各OLTP系统数据库中的数据经过提取、清洗、转换、综合等步骤后提交给多维数据库。这些数据在被存入多维数据库时,将根据它们所属的维进行计算、统计等一系列的预处理操作,并把操作结果存放在多维数据库中。用户可以通过客户端的应用软件界面向服务器提交分析请求,由OLAP服务器检索MDDB多维数据库,最后将结果返回给用户。

    由于得益于独特的多维数据库结构及很高程度的数据预处理能力,因此基于MOLAP技术可以迅速地响应决策分析人员的分析请求,并快速地将分析结果返回给用户。但由于预处理操作是预先定义的,对一些新需求还需要重建多维数据库,因此限制了MOLAP结构的灵活性;由于对数据预处理程度高,因此需要极大的数据容量,而且数据的维护量也很大;另外由于数据需下载到特定的多维数据库中,因此安全性相对较差。

    2.2 基于关系数据库的联机分析ROLAP

    ROLAP是以关系数据库为核心的,以关系型结构进行多维数据的表示和存储。用户通过客户端工具提交多维分析请求给OLAP服务器,OLAP服务器动态地将这些请求转换成SQL语句执行,分析的结果以多维视图的方式返回给用户。在ROLAP结构中,它将多维数据库的多维结构划分为两类表:一类是事实表,用来存储数据和维的关键字;另一类是维表,对每个维至少使用一个维表来存放维的层次、成员类别等维的描述信息,且两者通过主键和外键联系起来。

    由于采用了动态的虚拟立方体结构,用户可以动态定义统计或计算方式,因此基于ROLAP技术可以迅速满足用户的请求,且灵活性强;由于采用了成熟的RDBMS关系数据库管理系统技术,因此系统易维护、安全性好。但数据预处理程度低于MOLAP。

    由于MOLAP和ROLAP各自都存在着不同的优缺点,且结构也完全不相同,给我们的具体开发带来了一些困难,因此一种新的混合型的OLAP即HOLAP正被提出来,它的基本思路就是将两种结构的优点结合起来。其中的一种理想的方法就是:利用多维数据库存储高级别的综合数据,用关系数据库存储级别低的细节数据。这种方式可能会成为将来的一种趋势。

3 OLAP的系统结构

    OLAP技术是通过对数据仓库进行综合、统计、分析,以专业报表、查询结果的形式提供给管理人员的决策过程,并最终形成决策数据。OLAP采用多用户的三层Client/Server结构,它由数据库、OLAP服务器、OLAP客户机及客户端应用程序构成。这种结构的优点在于将应用逻辑、GUI及DBMS严格地区分开,复杂的应用逻辑集中存放在OLAP服务器上,系统的主要处理,包括数据存取、后台数据处理、报表的预处理等都由OLAP服务器上的应用程序完成,而不是由客户端完成。OLAP服务器设计的重点在于如何组织数据仓库中的综合数据,如何满足前端用户的查询要求。其逻辑结构图见图1。

图1 OLAP的三层逻辑结构
图1 OLAP的三层逻辑结构


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