OLAP、OLTP的介绍和比较

淡淡的烟草味﹌ 2022-03-27 05:11 229阅读 0赞

**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][Link 1]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**：

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**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][Link 2]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][Link 2]：

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。

[Link 1]: http://baike.baidu.com/view/19711.htm
[1354896501_9646.jpg]: https://img-my.csdn.net/uploads/201212/08/1354896501_9646.jpg
[Link 2]: http://baike.baidu.com/view/121511.htm