數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的OLAP多維展現(xiàn)技術(shù)的研究與應(yīng)用

王淑蓉，趙穎

（西安工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安710032）

為實(shí)現(xiàn)對(duì)在校銷售中產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)的多維分析，想要利用數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的信息資源，必須有強(qiáng)大的工具對(duì)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的信息進(jìn)行分析決策。而OLAP具有靈活的分析功能、直觀的數(shù)據(jù)操作和分析結(jié)果可視化表示等突出優(yōu)點(diǎn)，從而使用戶對(duì)大量復(fù)雜數(shù)據(jù)的分析變得輕松而高效，以利于迅速作出正確的判斷，輔助決策。由此OLAP分析結(jié)果的可視化過(guò)盡可能多的形式將數(shù)據(jù)信息展現(xiàn)出，以達(dá)到是決策者通過(guò)直觀的表現(xiàn)方式迅速獲得信息中蘊(yùn)含的知識(shí)。

1 多維分析展現(xiàn)方法

服務(wù)器，即第1層建立數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)實(shí)現(xiàn)與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)交換，第2層為OLAP服務(wù)器，它利用數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)創(chuàng)建多維數(shù)據(jù)模型，第三層通過(guò)Web瀏覽器向OLAP服務(wù)器提出數(shù)據(jù)請(qǐng)求，OLAP服務(wù)器將請(qǐng)求結(jié)果返回給Web瀏覽器實(shí)現(xiàn)前端OLAP查詢分析和數(shù)據(jù)展現(xiàn)。文章應(yīng)用第2種方式進(jìn)行多維分析的展現(xiàn)。

本系統(tǒng)基于在線銷售，在企業(yè)的日常銷售中，存在著大量的銷售記錄，通過(guò)建立數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，針對(duì)企業(yè)銷售中的“在線銷售”主題—Internet Sales，通過(guò)多維分析展現(xiàn)技術(shù)，對(duì)企業(yè)的在線銷售提供輔助支持。

隨著市場(chǎng)對(duì)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)需求量增大，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的產(chǎn)品也越來(lái)越成熟。聯(lián)機(jī)分析處理技術(shù)以數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)提供的海量數(shù)據(jù)做為復(fù)雜分析處理的基礎(chǔ)，它可以提供不同維度、不同層次，高效靈活地復(fù)雜查詢處理，為決策人員進(jìn)行多維分析提供決策依據(jù)，并將多維度的查詢分析處理結(jié)果通過(guò)靈活直觀的形式展現(xiàn)。現(xiàn)如今單純實(shí)現(xiàn)一個(gè)多維分析展現(xiàn)系統(tǒng)有3種方式[1]：

1）利用OLAP分析軟件直接與底層數(shù)據(jù)庫(kù)直接交互，通過(guò)OLAP軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的查詢分析；2）通過(guò)建立數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與底層關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)交互，通過(guò)OLAP軟件完成多維數(shù)據(jù)分析展現(xiàn)；3）方式是在客戶端與服務(wù)器之間增加一個(gè)多維數(shù)據(jù)分析

2 建立數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)源視圖以及多維數(shù)據(jù)集

為了實(shí)施OLAP，使用統(tǒng)一維度模型（UDM）設(shè)計(jì)，以及由下至上的方法添加OLAP的功能。UDM設(shè)計(jì)能夠通過(guò)統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)直接訪問(wèn)多個(gè)異類數(shù)據(jù)源，并對(duì)查詢、數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)統(tǒng)一使用傳輸方法。在由下至上方法中，以數(shù)據(jù)源開(kāi)始，然后根據(jù)數(shù)據(jù)源構(gòu)架創(chuàng)建數(shù)據(jù)源視圖，接著再創(chuàng)建基于數(shù)據(jù)源視圖的Analysis Services維度和多維數(shù)據(jù)集。為Analysis Services數(shù)據(jù)庫(kù)指定一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)源，可以為維度、多維數(shù)據(jù)集、挖掘模型和其他Analysis Services對(duì)象提供數(shù)據(jù)[2-3]。

創(chuàng)建數(shù)據(jù)源時(shí)，可以通過(guò)兩種方式新建數(shù)據(jù)源。一種是“基于現(xiàn)有連接或新連接創(chuàng)建數(shù)據(jù)源”，可以通過(guò)選擇現(xiàn)有數(shù)據(jù)源從現(xiàn)有數(shù)據(jù)源中復(fù)制連接字符串；另一種是“基于另一個(gè)對(duì)象創(chuàng)建數(shù)據(jù)源”可以引用現(xiàn)有數(shù)據(jù)源或Analysis Services項(xiàng)目。本系統(tǒng)應(yīng)用“基于現(xiàn)有連接或新連接創(chuàng)建數(shù)據(jù)源”。

數(shù)據(jù)源視圖是描述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源架構(gòu)的對(duì)象，它提供一組已命名的、可瀏覽的、持久化數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象。通過(guò)描述數(shù)據(jù)源中的表或視圖的子集，數(shù)據(jù)源視圖可以提供多維數(shù)據(jù)集或維度所需的表。數(shù)據(jù)源視圖處理表的布局、篩選器、SQL表達(dá)式、關(guān)系以及架構(gòu)的其他復(fù)雜性。因此，數(shù)據(jù)源視圖通過(guò)Analysis Services多維數(shù)據(jù)集、維度和挖掘模型，可以對(duì)數(shù)據(jù)源視圖中的表和列進(jìn)行簡(jiǎn)單綁定。可以在一個(gè)數(shù)據(jù)源中生成多個(gè)數(shù)據(jù)源視圖，并可以分別構(gòu)建每個(gè)數(shù)據(jù)源視圖，以滿足不同的多維數(shù)據(jù)集、維度或其他對(duì)象的要求。一個(gè)簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)源視圖支持多個(gè)關(guān)系圖，這些關(guān)系圖顯示該數(shù)據(jù)源視圖的不同子集。有時(shí)，還可以使用單獨(dú)的關(guān)系圖來(lái)處理屬于特定對(duì)象的數(shù)據(jù)源視圖的各個(gè)部分。與不同的數(shù)據(jù)源視圖不同，不同的關(guān)系圖引用相同的架構(gòu)。因此，在關(guān)系圖中所做的任何更改都會(huì)應(yīng)用到數(shù)據(jù)源視圖中的所有其他關(guān)系圖中。為本系統(tǒng)創(chuàng)建的數(shù)據(jù)源視圖如圖1所示。

圖1 在線銷售系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源視圖Fig.1 Data source view of the online sales system

多維數(shù)據(jù)集是包含維度和度量值的多維結(jié)構(gòu)。維度定義多維數(shù)據(jù)集的結(jié)構(gòu)，而度量值提供最終用戶感興趣的數(shù)值。創(chuàng)建多維數(shù)據(jù)集同樣有兩種方式，一種是“使用數(shù)據(jù)源生成多維數(shù)據(jù)集”，一種是“不使用數(shù)據(jù)源生成多維數(shù)據(jù)集”。使用“數(shù)據(jù)源生成多維數(shù)據(jù)集”時(shí)將遵循步驟：選擇數(shù)據(jù)源視圖→標(biāo)識(shí)事實(shí)數(shù)據(jù)表和維度表→定義時(shí)間段→選擇維度→選擇度量值，之后將完成多維數(shù)據(jù)集的創(chuàng)建。而“不使用數(shù)據(jù)源生成多維數(shù)據(jù)集”時(shí)將遵循步驟：選擇維度→定義新度量值→定義新的維度→定義時(shí)間段→定義維度用法，則完成多維數(shù)據(jù)集的創(chuàng)建。本系統(tǒng)應(yīng)用“使用數(shù)據(jù)源生成多維數(shù)據(jù)集”。

“在線銷售”主題主要有一個(gè)事實(shí)表，4個(gè)維度表構(gòu)成。事實(shí)表用來(lái)存儲(chǔ)事實(shí)的度量值，維度表用來(lái)保存該維的元數(shù)據(jù)，即維的表述信息，包括維的層析及成員類別等。事實(shí)表通過(guò)每一個(gè)維的值和維表聯(lián)系在一起的。本系統(tǒng)中事實(shí)表InternetSales包括銷售序列號(hào)、銷售產(chǎn)品類別號(hào)、客戶關(guān)鍵字以及地域關(guān)鍵字等；Customer維度表包括客戶關(guān)鍵字、地域關(guān)鍵字、客戶姓名以及客戶出生日期等的客戶信息；Geography維度表、Time維度表和Product維度表。在線銷售系統(tǒng)的事實(shí)表和維度表如圖2所示。

圖2 在線銷售系統(tǒng)的事實(shí)表和維度表Fig.2 Fact table and dimension table of Online sales

3 OLAP多維數(shù)據(jù)分析

在在線銷售數(shù)據(jù)分析過(guò)程中，用戶希望從多個(gè)角度觀察某一指標(biāo)或多個(gè)指標(biāo)的值，并且找出這些指標(biāo)之間的關(guān)系，比如用戶想知道“同一產(chǎn)品在三月份和六月份銷售額的情況對(duì)比”，這就需要對(duì)該類產(chǎn)品在“時(shí)間”維度上分析，通過(guò)比較統(tǒng)一產(chǎn)品不同銷售時(shí)間的銷售額情況，及時(shí)掌握市場(chǎng)的銷售信息，做出對(duì)企業(yè)有利的產(chǎn)品銷售預(yù)測(cè)以及指定正確的銷售方案[4]。

利用Analysis Manager，用戶不僅在圖形界面下建立多維數(shù)據(jù)集，還可以直接用它的瀏覽功能查看分析數(shù)據(jù)。進(jìn)行分析展現(xiàn)時(shí)，Analysis Services工具以樹(shù)型結(jié)構(gòu)顯示選定Cube的元數(shù)據(jù)。每個(gè)Cube都有一個(gè)特殊的惟—Measure，這個(gè)維的成員都是度量值，提供最終用戶感興趣的數(shù)據(jù)。用戶可以選定元數(shù)據(jù)并拖到數(shù)據(jù)匯總區(qū)域，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的多維顯示。本系統(tǒng)中度量值包括折銷售總額、扣銷售總額、貨物存儲(chǔ)量、納稅額以及訂購(gòu)數(shù)量等等。

在樹(shù)型結(jié)構(gòu)的元數(shù)據(jù)中，除存儲(chǔ)著可以進(jìn)行匯總數(shù)據(jù)的所有的度量值以外，其余的則是表示可以從不同的維度對(duì)需要匯總的數(shù)據(jù)進(jìn)行度量的相關(guān)屬性。顯示從不同的角度對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行度量包括客戶維度、產(chǎn)品維度以及時(shí)間維度，盡管在據(jù)庫(kù)級(jí)別只創(chuàng)建了4個(gè)維度，但在Analysis Services Tutorial多維數(shù)據(jù)集中卻有6個(gè)多維數(shù)據(jù)集維度。該多維數(shù)據(jù)集包含的維度比數(shù)據(jù)庫(kù)多，其原因是，根據(jù)事實(shí)數(shù)據(jù)表中與時(shí)間相關(guān)的不同事實(shí)數(shù)據(jù)，“時(shí)間”數(shù)據(jù)庫(kù)維度被用作3個(gè)與時(shí)間相關(guān)的單獨(dú)多維數(shù)據(jù)集維度的基礎(chǔ)。這些與時(shí)間相關(guān)的維度也稱為“角色扮演維度”。使用3個(gè)與時(shí)間相關(guān)的多維數(shù)據(jù)集維度，用戶可以按照下列3個(gè)與每個(gè)產(chǎn)品銷售相關(guān)的單獨(dú)事實(shí)數(shù)據(jù)在多維數(shù)據(jù)集中組織維度：產(chǎn)品訂單日期、履行訂單的到期日期和訂單發(fā)貨日期。

為了具體了解多維數(shù)據(jù)集中的詳細(xì)數(shù)據(jù)，方便用戶的分析，用戶可以提交對(duì)數(shù)據(jù)的各種多維的分析請(qǐng)求，如上卷、下鉆、切片、切塊、旋轉(zhuǎn)等操作[5-6]。比如，在現(xiàn)有現(xiàn)有所有產(chǎn)品各地區(qū)銷售的情況下，用戶需要了解各類產(chǎn)品的銷售情況，此時(shí)需要采取在“產(chǎn)品”維度上的下鉆操作，反之逆操作則為上卷操作。如圖3中的第一列表示需要對(duì)哪些地區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，此數(shù)據(jù)來(lái)自Dim Customer的相關(guān)屬性中；第二列顯示所要獲得的數(shù)據(jù)—度量值，來(lái)自Measures的Fact Internet Sales的相關(guān)屬性中。

圖3 法國(guó)各地區(qū)在線銷售總額Fig.3 Total sales of the French

圖4所示是對(duì)所有的各類產(chǎn)品的銷售額進(jìn)行匯總，也可以根據(jù)需要只顯示部分類別的產(chǎn)品銷售記錄，只需在“product Line”中選擇需要展示的類別。

圖4 法國(guó)地區(qū)各類產(chǎn)品在線銷售額Fig.4 Total online sales of various products of the French

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)在線銷售系統(tǒng)中在線銷售數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合實(shí)際的在線銷售業(yè)務(wù)，建立以在線銷售為主題的事實(shí)表和相關(guān)的維度表，利用SQL Server 2005提供的商業(yè)智能工具SSIS（SQL Server Integration Services）對(duì)數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換病裝載到多維分析數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中。利用SSAS（SQL Server Analysis Services）建立數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)源視圖以及多維數(shù)據(jù)集，并利用分析展現(xiàn)工具將分析數(shù)據(jù)以靈活的形式展現(xiàn)，直觀清晰地實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)銷售狀況的查詢分析。

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