什么是ELT(提取、加载、转换)?

ELT 定义

ELT(提取、加载、转换)是一种数据集成流程,将原始数据从源系统移动到目标系统。目标系统可以包括云数据仓库、数据湖或湖仓一体。

ELT 通常被视为 ETL(即提取、转换、加载)数据集成的对应方法。然而,与 ETL 不同的是,ELT 管道把数据转换放在数据集成流程的末端,而不是中间。这种方式可以加快数据从源到目标的移动,随后再在目标系统内进行数据转换。

各组织在处理云环境中不断扩张的数据资产时,正越来越依赖 ELT。ELT 让企业能够利用云平台的算力与弹性,按需、大规模地转换数据。这种灵活性使企业能够采集和转换来自不同来源和格式的数据,并保留对原始数据的访问能力,以备未来各类用例之需。它还能让企业以较低的前期成本构建管道。

虽然 ELT 最初是一种基于批处理的流程,但它也可以借助 Apache Kafka 等实时数据流平台来支持流数据的集成。其他关键的 ELT 工具还包括与主要数据存储库集成的数据集成和数据转换解决方案。

为什么 ELT 很重要?

ELT 让企业能够快速存储海量数据,并充分利用云原生数据架构的优势。

大约从 2010 年开始,ELT 成为一种不可或缺的集成流程,原因至少有两个关键方面:

随着各组织寻求管理前所未有的庞大数据资产,它们转向了云环境。与本地服务器相比,云环境可以提供更便宜、更可扩展的存储。换句话说,它们通常被视为不断增长且多样化的数据集的理想存储场所。

同样重要的是,云平台和基于云的数据仓库让大规模数据转换成为可能。这一模式意味着不再需要像传统 ETL 管道那样,在数据管道中间对数据进行转换。相反,数据可以在目标系统中高效转换——这正是 ELT 的做法。

数据工程师通常更偏好 ELT,因为它比传统 ETL 更擅长处理海量数据,也能容纳更多样化的数据,包括半结构化和非结构化数据。保持原始数据可用也有一些优势:在执行转换之前,不同团队和数据科学家可以按需定制转换逻辑,同时保留原始数据以备未来之需,从分析到机器学习都涵盖在内。

“关键在于您的用例以及您想要实现的目标,”IBM 高级技术顾问 Jamil Spain 说,“先加载数据,然后进入沙盒环境弄清自己手头有哪些数据,这种做法是有道理的。在此基础上,您可以再着手把数据转换成您想要的格式。”

ELT 与流数据

从历史上看,ELT 是一种面向批处理的流程。然而,数据工程的进步如今已可以将 ELT 与 Apache Kafka 等事件流平台配合部署,从而集成流数据并支持实时分析。

“当原始数据进来时,我们会把它放进某些 Kafka 主题里,它更像是一条不断演进的流,”Spain 解释道,“然后我可以编写程序逻辑来进行汇总或计算……我可以在数据增长的过程中对其进行分析。”

虽然 Kafka 是一种开源解决方案,但 IBM 旗下公司 Confluent 等企业级解决方案可以通过增强的数据管理能力、安全的治理、预构建的连接器和客户支持,来强化 Kafka 的实施。

ELT 的工作原理

ELT 由三个主要阶段组成:提取、加载和转换。以下各节将详细介绍每个阶段。

提取

在数据提取阶段,数据会从源位置被复制或导出。这些数据可以包含多种数据类型,几乎可以来自任何结构化或非结构化数据源,包括但不限于:

加载

提取出的数据会被移动到数据存储区域,例如数据仓库或数据湖。在此阶段可以进行少量数据处理,包括一些数据清理,例如处理缺失值。

通常情况下,加载发生在工作时间,因为数据使用者希望利用数据进行时效性要求高的分析或获取洞察,没有时间等待传统的 ETL 流程。

转换

在此阶段,数据在目标系统中通过 SQL 和 Data Build Tool (dbt) 等工具完成转换。此阶段可能涉及:

  • 数据清洗、去重、过滤、验证与确认。
  • 基于原始数据执行计算、转换、数据分析或汇总。这可能包括为保持一致性而更改行列标题、转换货币或计量单位、编辑文本字符串,以及求和或求平均值——一切以满足组织特定的商业智能或分析需求为准。
  • 对受政府或行业法规管辖的数据进行删除、加密、隐藏或以其他方式加以保护,例如欧盟的《通用数据保护条例》(GDPR) 和美国的《健康保险流通和责任法案》(HIPAA)。

ELT 与 ETL

人们可能会把 ELT 与另一个缩写几乎相同的相关流程混淆。然而,ELT(提取、加载、转换)与 ETL(提取、转换、加载)之间存在若干明显差异。

两者的主要区别在于操作顺序。与 ELT 不同,ETL 在加载之前执行转换。这两个流程之间最显著的差异包括:

比较 ELT 与 ETL

 

 ELT

 ETL

步骤顺序与位置

提取数据后,原始数据直接载入目标系统,并在目标系统内部完成转换。

提取数据后,在数据载入目标系统前,于传输过程中的暂存区内完成数据转换。

数据类型

旨在通过在目标端采用读时模式的方法,处理结构化、半结构化和非结构化数据。

最适合可转换为预定义模式的结构化数据。

数据量

专为大数据而设计。

更适用于较小数据集。

速度

数据能够更快送达目标系统;但非结构化数据需要在目标系统内耗费时间完成格式化,方可投入使用。

在传输过程中进行转换会拖慢数据移动速度,但数据抵达目标系统后即可直接用于分析。

成本

由于数据堆栈相对简单,前期成本较低,但不可预测的数据量可能导致后续意外成本。

与数据基础架构和工程相关的较高前期成本,对转换而言必不可少。

维护

技术栈更精简,维护工作量更低。

维护需求更高,因为管道需要重新构建,以适应数据源变化和下游数据需求。

数据隐私和安全

可通过治理方案与安全措施,降低云端原始敏感数据泄露带来的入侵风险。

敏感数据(例如个人身份信息 (PII))可以在传输过程中进行转换处理并加以掩码,之后再加载到目标端。

ELT 有哪些优势?

ELT 为把该流程集成到自身工作流中的用户带来多项优势。

  • 数据移动更快:由于没有传输中的转换拖慢速度,针对库存缺货警报、股票交易等时效性用例,数据抵达得更快。
  • 管道弹性更高:转换阶段与加载阶段解耦,确保转换阶段的编码错误或其他错误不会导致管道中断。
  • 数据更多样:ELT 可以从不同来源、以不同格式提取并加载数据。
  • 数据可可复用:由于数据以原始形式存储,需求各异的不同利益相关方可以访问同一批数据,并应用各自的转换逻辑。
  • 可扩展性更强:ELT 利用基于云的存储库的能力和规模,实现大规模转换。
  • 成本效率:通过更低的前期成本,以及按需利用灵活的云计算和存储资源,可以实现成本效率。

ELT 面临哪些挑战?

尽管有种种优点,实施 ELT 也可能带来相应的挑战。

数据质量、合规与安全

如果不通过传输中的转换来清理和组织数据,企业在交付到目标系统的原始数据中可能会遇到数据质量、合规和安全方面的隐患。数据治理计划可以通过落实数据质量和合规标准,以及数据加密、基于角色的访问控制等安全实践,来帮助解决这些问题。

存储与计算成本

虽然使用弹性云资源具有成本效益,但随着数据量增长,成本仍可能随时间上升。采用云成本优化(一套用于降低云支出的策略和工具实践)可以让企业避免出现高于预期的账单。

旧版基础架构

由于 ELT 是为配合现代云基础架构而设计的,使用本地基础架构和遗留系统的企业通常会发现,传统管道架构(即 ETL 管道)更契合其数据集成需求。

常用 ELT 工具与技术

实施 ELT 工作流需要数据集成和转换工具。

数据集成

主流数据集成方案通常具备灵活性,可同时支持 ELT 与传统 ETL 管道。其他核心特性包括:

  • 丰富的连接器,用于从异构数据源采集数据
  • 与转换工具和数据仓库集成
  • 与数据流解决方案集成
  • 无代码 / 低代码选项以及 AI 辅助管道设计,让更多用户能够快速搭建数据管道
  • 集成可观测性、数据质量、数据血缘与治理能力,保障管道稳定运行

支持 ELT 的数据集成工具涵盖 IBM DataStage 和 Fivetran 等商业解决方案,以及 Airbyte 等开源解决方案。

数据转换

数据转换领域的行业标准工具是 Data Build Tool (dbt)。dbt 支持的关键数据相关任务包括:

  • 管理复杂的数据转换工作流
  • 通过将原始数据转换为结构化格式,为报告和分析准备数据
  • 创建分层的、可复用的模型,以表示数据转换的不同阶段
  • 确保数据转换按正确顺序运行,并能够与更大的数据工作流集成。

企业经常使用 dbt 将数据转换到 Amazon Redshift 和 Google BigQuery 等数据仓库、Snowflake 等数据管理平台,以及 watsonx.data 等数据湖仓一体中。

用例

ELT 通常用于大容量或实时数据使用环境。示例包括:

AI 工作负载

ELT 支持快速摄取多样化数据,这对人工智能和机器学习工作负载往往至关重要。由于数据以原始形式加载,因此可以复用于构建和训练不同的 AI 模型。根据麻省理工学院斯隆管理学院的一份报告,数据可复用性能够提升 AI 驱动的业务举措的表现。

客户分析

ELT 让企业能够把来自不同来源的客户数据汇总起来,为细分和个性化举措提供依据。例如,采集并分析客户购买历史、浏览行为和人口统计特征等信息,可以帮助电商零售商设计定制化的优惠和折扣。

监管报告

企业可以利用 ELT 跨系统高效聚合数据,再应用转换以满足特定的监管要求,同时保留审计跟踪和对原始数据的访问能力。一项研究发现,混合云 ELT 系统可以将风险、财务和监管报告的延迟降低 40%。

供应链管理

ELT 支持从传感器、物联网 (IoT) 设备和库存管理系统摄取数据。这种方式可以为分析提供依据,从而改进配送路线和库存管理。例如,分析所摄取的销售和订单履约数据,可以帮助零售商优化库存水平、避免缺货。

作者

Alice Gomstyn

Staff Writer

IBM Think

Amanda McGrath

Staff Writer

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