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使用Oracle内建功能构建ETL流程

   经常听到客户抱怨一些企业级的数据仓库软件许可证过于昂贵;也曾经见到过一次性的Access到 Oracle的数据迁移就使用了DataStage(这是真的!在发现 Server版本不能连接Access后,还专门购买了DataStage for ODBC --__--!)。实际上一些简单的ETL流程完全可以使用Oracle内建的功能完成。本文的主旨在于说明这一思想,文中代码未必是最佳实践。本文中所有的代码经过了测试,但一些错误与疏忽还是难免的。如果你发现了错误,或者有不同的观点,欢迎讨论。

    概述
    假如把一个完整的数据仓库系统比作一个提供美味菜肴的餐馆,那么ETL系统就是这个餐馆的厨房。在大多数情况下,ETL对最终用户来说是透明的,正像食客往往不需要进入厨房获取服务,厨房也不会对食客开放。但是,ETL模块常常占用整个数据仓库项目70%以上的资源,实际情况也大概也是如此,厨师的工资比侍者要高出很多。

    在当前的数据仓库项目中,企业级ETL工具昂贵的许可证、培训费用常常使许多中小型用户望而却步。真实世界的应用中相当一部分的数据源(E) 都是以文件或数据库的方式提供,进行的转换 (T) 也可以在数据库之内完成,基于这一实际情况,利用Oracle自身的一些功能,我们可以构建相对简单的ETL流程。

    在Oracle9i中引入了外部表(External Table)的概念,通过访问驱动程序ORACLE_LOADER可以对数据库之外的文件进行只读的SQL查询。在Oracle10g中,提供了第二个访问驱动程序ORACLE_DATAPUMP,允许用户对外部表进行写操作,写出的结果文件以特定的结构保存并允许DPAPI访问,即该结果文件可以被加载到另一个数据库中。同时,新的访问驱动程序也支持列对象的投影。

    配合10g中新增的DBMS_SCHEDULER包,可以很方便地实现ETL工具的定时调度功能。这个新的DBMS_SCHEDULER包取代了原有的DBMS_JOB包,并提供了更加强大完善的功能,笔者在本文中仅举一简单示例说明。 

    Ralph Kimball在他的<The Data Warehouse ETL Toolkit>中提出了ECCD(Extract-Clean-Conform-Deliver)的架构,在此文章中笔者将使用ECCD的四个步骤进行描述:源系统通过FTP提供文件格式的数据源文件,使用ORACLE_LOADER访问驱动程序使用该文件构建外部表(抽取),与数据库中的标准数据表进行校验并写入对应的Staging表(清洗与整合),处理的结果通过ORACLE_DATAPUMP访问驱动程序写入目标文件(分发)。

   准备工作
    在使用外部表之前,首先要建立DIRECTORY对象。同时给需要进行外部表操作的用户赋予适当的权限。


SQL> CREATE OR REPLACE DIRECTORY source_dir as 'C:\oracle\oradata\source'; 
--源文件目录 Directory created. SQL> grant connect, dba to stenny identified by stenny; Grant succeeded. SQL> CREATE OR REPLACE DIRECTORY source_dir as 'C:\oracle\oradata\source'; Directory created. SQL> CREATE OR REPLACE DIRECTORY target_dir as 'C:\oracle\oradata\target'; Directory created. SQL> CREATE OR REPLACE DIRECTORY log_dir as 'C:\oracle\oradata\log'; Directory created. SQL> grant read on directory source_dir to stenny; Grant succeeded. SQL> grant write on directory target_dir to stenny; Grant succeeded. SQL> grant write on directory log_dir to stenny; Grant succeeded.

 

    数据抽取— ORACLE_LOADER
    平文件的数据源一般有两种格式:定长格式或者分隔符格式,ORACLE_LOADER对这两种格式都提供支持。如果是分隔符格式的源文件,使用关键字FIELDS TERMINATED BY指定分隔符;如果是定长格式文件,使用关键字POSITION指定数据列的位置。
    --数据源文件product1.dat
    1,Bicycle,JiangSu
    2,Camps,ZheJiang
    3,Wearings,SiChuan
    4,Gloves,SiChuan
    5,Food,YunNan
    6,Shoes,NULL
    使用EXTERNAL ORGANIZATIONAL关键字构建外部表,注意DRIVER关键字指定了ORACLE_LOADER驱动;DEFAULT DIRECTORY子句指定了默认的操作目录;在ACCESS PARAMETERS子句中定义了分隔符、坏文件、LOG文件;LOCATION关键字指定了外部表依存的数据文件,如果存在多个文件,使用逗号分隔。


SQL> ed

Wrote file afiedt.buf



1 CREATE TABLE stenny_ext_product

2 (product_id NUMBER(4),

3 product_name VARCHAR2(20),

4 location VARCHAR2(25)

5 )

6 ORGANIZATION EXTERNAL

7 (

8 TYPE ORACLE_LOADER

9 DEFAULT DIRECTORY source_dir

10 ACCESS PARAMETERS

11 (

12 records delimited by newline

13 badfile log_dir:'bad_product.dat'

14 logfile log_dir:'product.log'

15 fields terminated by ','

16 missing field values are null

17 ( product_id, product_name, location )

18 )

19 LOCATION ('product1.dat')

20 )

21* REJECT LIMIT UNLIMITED

SQL> /



Table created.



SQL> select * from stennY_ext_product;



PRODUCT_ID PRODUCT_NAME LOCATION

---------- -------------------- -------------------------

1 Bicycle JiangSu

2 Camps ZheJiang

3 Wearings SiChuan

4 Gloves SiChuan

5 Food YunNan

6 Shoes NULL



6 rows selected.



    经过上面的步骤,我们将数据库之外的一个平文件通过访问驱动程序ORACLE_LOADER与一个数据库表STENNY_EXT_PRODUCT建立了映射关系。我们对这个外部表可以进行排序,表连接等只读操作。

 

    数据清洗与数据整合
    在典型的数据仓库系统中,事实表中的大部分字段都采用KEY的形式进行存储。在我们的例子中,我们将对LOCATION列进行LOOKUP,满足地区标准的数据被视为正确数据并附以标准键值;如果出现在标准表中不存在的纪录,我们将认为其为脏数据。脏数据将被另行处理。我们的标准表为LOC_STD,正确记录的Staging表为STG_PRODUCT,异常记录的Staging表为STG_EXCEP。建表语句与测试数据见附录A。在数据文件中,ID为6的产品没有对应的Location,该记录将被视为异常记录。通过一个简单的存储过程,我们将STENNY_EXT_PRODUCT与LOC_STD表进行连接,正确的记录与异常记录将被写入对应的Staging表中。


--proc_txn_product

CREATE OR REPLACE PROCEDURE proc_txn_product AS

BEGIN

insert into stg_product select product_id,product_name,loc_id from stenny_ext_product,loc_std

where loc_std.loc_name=stenny_ext_product.location;

insert into stg_excep select * from stenny_ext_product where product_id not in (select product_ id from stg_product);

commit;

END proc_txn_product



    执行存储过程可以得到如下的结果:


SQL> exec proc_txn_product;

PL/SQL procedure successfully completed.

SQL> select * from stg_product;

PRODUCT_ID PRODUCT_NAME LOC_ID

---------- -------------------- ----------

1 Bicycle 1

2 Camps 2

3 Wearings 3

4 Gloves 3

5 Food 4



SQL> select * from stg_excep;



PRODUCT_ID PRODUCT_NAME LOCATION

---------- -------------------- -------------------------

6 Shoes NULLEND proc_txn_product

    数据分发 – ORACLE_DATAPUMP
    在经过了上面的抽取、清洗整合的步骤后,我们将使用ORACLE_DATAPUMP将staging表中的数据写入目标文件中。典型的数据仓库系统最终的目标是数据库,而本文中的ECCD流程可以是数据准备的一个过程,众所周知,数据仓库的刷新频率与Staging区域可能不同,目标文件可以被传输到数据仓库系统,并按照其刷新频率进行第二步加载。顺便提一句,DBMS_SCHEDULER可以用来完成在数据库之间进行文件传输。 

    下面的代码演示了如何使用ORACLE_DATAPUMP驱动访问程序unload数据库表的过程。


SQL> ed

Wrote file afiedt.buf



1 CREATE TABLE tgt_product

2 ORGANIZATION EXTERNAL (TYPE ORACLE_DATAPUMP

3 DEFAULT DIRECTORY target_dir

4 LOCATION ('tgt_product.dmp'))

5 PARALLEL 2

6 AS

7 SELECT product_id,

8 product_name,

9 loc_id

10* FROM stg_product

SQL> /



Table created.



SQL> select * from tgt_product;



PRODUCT_ID PRODUCT_NAME LOC_ID

---------- -------------------- ----------

1 Bicycle 1

2 Camps 2

3 Wearings 3

4 Gloves 3

5 Food 4



    同时,在target_dir目录下可以看到创建的TGT_PRODUCT.DMP文件,该文件可以被加载到真正的目标数据库,但是必须使用ORACLE_DATAPUMP访问驱动程序。

 

    数据分发 – ORACLE_DATAPUMP
    在经过了上面的抽取、清洗整合的步骤后,我们将使用ORACLE_DATAPUMP将staging表中的数据写入目标文件中。典型的数据仓库系统最终的目标是数据库,而本文中的ECCD流程可以是数据准备的一个过程,众所周知,数据仓库的刷新频率与Staging区域可能不同,目标文件可以被传输到数据仓库系统,并按照其刷新频率进行第二步加载。顺便提一句,DBMS_SCHEDULER可以用来完成在数据库之间进行文件传输。 

    下面的代码演示了如何使用ORACLE_DATAPUMP驱动访问程序unload数据库表的过程。


SQL> ed

Wrote file afiedt.buf



1 CREATE TABLE tgt_product

2 ORGANIZATION EXTERNAL (TYPE ORACLE_DATAPUMP

3 DEFAULT DIRECTORY target_dir

4 LOCATION ('tgt_product.dmp'))

5 PARALLEL 2

6 AS

7 SELECT product_id,

8 product_name,

9 loc_id

10* FROM stg_product

SQL> /



Table created.



SQL> select * from tgt_product;



PRODUCT_ID PRODUCT_NAME LOC_ID

---------- -------------------- ----------

1 Bicycle 1

2 Camps 2

3 Wearings 3

4 Gloves 3

5 Food 4



    同时,在target_dir目录下可以看到创建的TGT_PRODUCT.DMP文件,该文件可以被加载到真正的目标数据库,但是必须使用ORACLE_DATAPUMP访问驱动程序。

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