大数据存储与检索
㈠ 华为大数据解决方案是什么
大数据解决方案的逻辑层
逻辑层提供了一种组织您的组件的方式。这些层提供了一种方法来组织执行特定功能的组件。这些层只是逻辑层；这并不意味着支持每层的功能在独立的机器或独立的进程上运行。大数据解决方案通常由以下逻辑层组成：
1、大数据来源
2、数据改动 (massaging) 和存储层
3、分析层
4、使用层
结束语
对开发人员而言，层提供了一种对大数据解决方案必须执行的功能进行分类的途径，为组织建议必需执行这些功能所需的代码。但是，对于想要从大数据获取洞察的业务用户，考虑大数据需求和范围通常会有所帮助。原子模式解决了访问、处理、存储和使用大数据的机制，为业务用户提供了一种解决需求和范围的途径。下一篇文章将介绍用于此用途的原子模式。
㈡ 大数据的关键技术包括
大数据开发涉及到的关键技术：
大数据采集技术
大数据采集技术是指通过 RFID 数据、传感器数据、社交网络交互数据及移动互联网数据等方式获得各种类型的结构化、半结构化及非结构化的海量数据。
大数据预处理技术
大数据预处理技术主要是指完成对已接收数据的辨析、抽取、清洗、填补、平滑、合并、规格化及检查一致性等操作。
大数据存储及管理技术
大数据存储及管理的主要目的是用存储器把采集到的数据存储起来，建立相应的数据库，并进行管理和调用。
大数据处理技术
大数据的应用类型很多，主要的处理模式可以分为流处理模式和批处理模式两种。批处理是先存储后处理，而流处理则是直接处理。
大数据分析及挖掘技术
大数据处理的核心就是对大数据进行分析，只有通过分析才能获取很多智能的、深入的、有价值的信息。
大数据展示技术
在大数据时代下，数据井喷似地增长，分析人员将这些庞大的数据汇总并进行分析，而分析出的成果如果是密密麻麻的文字，那么就没有几个人能理解，所以我们就需要将数据可视化。
数据可视化技术主要指的是技术上较为高级的技术方法，这些技术方法通过表达、建模，以及对立体、表面、属性、动画的显示，对数据加以可视化解释。
㈢ 大数据的核心技术是什么怎么学大数据比较合理
大数据技术的核心技术是：
在大数据产业中，主要的工作环节包括：大数据采集、大数据预处理、大数据存储和管理、大数据分析和大数据显示和应用的挖掘（大数据检索、大数据可视化、大数据应用、大数据安全性等）。)简单地说，三个是数据、数据、数据I.大数据数据的获取和预处理大数据采集一般分为大数据智能传感层，主要包括数据传感系统、网络通信系统、传感适配系统、智能识别系统和软硬件资源访问系统，实现了结构化、半结构化和非结构化海量数据的智能识别、定位、跟踪、接入、传输、信号转换、监控、初步处理和管理等功能。基本支持层：提供虚拟服务器、结构化、半结构化、非结构化数据数据库和物联网资源.大数据预处理：完成接收数据的初步识别、提取、清理等操作。通用相关技术：支持日志系统中各种数据发送者定制的水槽NG实时日志收集系统，用于采集数据，同时简单处理数据，Logstore是开源服务器端数据处理流水线，可以同时从多个源采集数据，数据被转换，然后将数据发送给"存储库"；SQOP用于将关系数据库和Hadoop中的数据传送到Hadoop，Hadoop中的数据可以导入到关系数据库中；Zookeeper是提供数据同步服务的分布式、开源分布式应用程序协调服务。
数学知识数学知识是数据分析师的基础知识。对于初级数据分析师，了解一些描述统计相关的基础内容，有一定的公式计算能力即可，了解常用统计模型算法则是加分。对于高级数据分析师，统计模型相关知识是必备能力，线性代数（主要是矩阵计算相关知识）最好也有一定的了解。而对于数据挖掘工程师，除了统计学以外，各类算法也需要熟练使用，对数学的要求是最高的。分析工具对于初级数据分析师，玩转Excel是必须的，数据透视表和公式使用必须熟练，VBA是加分。另外，还要学会一个统计分析工具，SPSS作为入门是比较好的。对于高级数据分析师，使用分析工具是核心能力，VBA基本必备，SPSS/SAS/R至少要熟练使用其中之一，其他分析工具（如Matlab）视情况而定。对于数据挖掘工程师……嗯，会用用Excel就行了，主要工作要靠写代码来解决呢。编程语言对于初级数据分析师，会写SQL查询，有需要的话写写Hadoop和Hive查询，基本就OK了。对于高级数据分析师，除了SQL以外，学习python是很有必要的，用来获取和处理数据都是事半功倍。当然其他编程语言也是可以的。对于数据挖掘工程师，Hadoop得熟悉，Python/Java/C++至少得熟悉一门，Shell得会用……总之编程语言绝对是数据挖掘工程师的最核心能力了。业务理解业务理解说是数据分析师所有工作的基础也不为过，数据的获取方案、指标的选取、乃至最终结论的洞察，都依赖于数据分析师对业务本身的理解。对于初级数据分析师，主要工作是提取数据和做一些简单图表，以及少量的洞察结论，拥有对业务的基本了解就可以。对于高级数据分析师，需要对业务有较为深入的了解，能够基于数据，提炼出有效观点，对实际业务能有所帮助。对于数据挖掘工程师，对业务有基本了解就可以，重点还是需要放在发挥自己的技术能力上。逻辑思维这项能力在我之前的文章中提的比较少，这次单独拿出来说一下。对于初级数据分析师，逻辑思维主要体现在数据分析过程中每一步都有目的性，知道自己需要用什么样的手段，达到什么样的目标。对于高级数据分析师，逻辑思维主要体现在搭建完整有效的分析框架，了解分析对象之间的关联关系，清楚每一个指标变化的前因后果，会给业务带来的影响。对于数据挖掘工程师，逻辑思维除了体现在和业务相关的分析工作上，还包括算法逻辑，程序逻辑等，所以对逻辑思维的要求也是最高的。数据可视化数据可视化说起来很高大上，其实包括的范围很广，做个PPT里边放上数据图表也可以算是数据可视化，所以我认为这是一项普遍需要的能力。对于初级数据分析师，能用Excel和PPT做出基本的图表和报告，能清楚的展示数据，就达到目标了。对于高级数据分析师，需要探寻更好的数据可视化方法，使用更有效的数据可视化工具，根据实际需求做出或简单或复杂，但适合受众观看的数据可视化内容。对于数据挖掘工程师，了解一些数据可视化工具是有必要的，也要根据需求做一些复杂的可视化图表，但通常不需要考虑太多美化的问题。协调沟通对于初级数据分析师，了解业务、寻找数据、讲解报告，都需要和不同部门的人打交道，因此沟通能力很重要。对于高级数据分析师，需要开始独立带项目，或者和产品做一些合作，因此除了沟通能力以外，还需要一些项目协调能力。对于数据挖掘工程师，和人沟通技术方面内容偏多，业务方面相对少一些，对沟通协调的要求也相对低一些。快速学习无论做数据分析的哪个方向，初级还是高级，都需要有快速学习的能力，学业务逻辑、学行业知识、学技术工具、学分析框架……数据分析领域中有学不完的内容，需要大家有一颗时刻不忘学习的心。
㈣ 大数据技术有哪些
大数据技术，就是从各种类型的数据中快速获得有价值信息的技术。
大数据领域已经涌现出了大量新的技术，它们成为大数据采集、存储、处理和呈现的有力武器。
大数据处理关键技术一般包括：大数据采集、大数据预处理、大数据存储及管理、大数据分析及挖掘、大数据展现和应用(大数据检索、大数据可视化、大数据应用、大数据安全等)。
一、大数据采集技术
数据是指通过RFID射频数据、传感器数据、社交网络交互数据及移动互联网数据等方式获得的各种类型的结构化、半结构化(或称之为弱结构化)及非结构化的海量数据，是大数据知识服务模型的根本。
重点要突破分布式高速高可靠数据爬取或采集、高速数据全映像等大数据收集技术;突破高速数据解析、转换与装载等大数据整合技术;设计质量评估模型，开发数据质量技术。
互联网是个神奇的大网，大数据开发和软件定制也是一种模式，这里提供最详细的报价，如果你真的想做，可以来这里，这个手机的开始数字是一八七中间的是三儿
零最后的是一四二五零，按照顺序组合起来就可以找到，我想说的是，除非你想做或者了解这方面的内容，如果只是凑热闹的话，就不要来了。
大数据采集一般分为大数据智能感知层：主要包括数据传感体系、网络通信体系、传感适配体系、智能识别体系及软硬件资源接入系统，实现对结构化、半结构化、非结构化的海量数据的智能化识别、定位、跟踪、接入、传输、信号转换、监控、初步处理和管理等。
必须着重攻克针对大数据源的智能识别、感知、适配、传输、接入等技术。
基础支撑层：提供大数据服务平台所需的虚拟服务器，结构化、半结构化及非结构化数据的数据库及物联网络资源等基础支撑环境。
重点攻克分布式虚拟存储技术，大数据获取、存储、组织、分析和决策操作的可视化接口技术，大数据的网络传输与压缩技术，大数据隐私保护技术等。
二、大数据预处理技术
主要完成对已接收数据的辨析、抽取、清洗等操作。
1)抽取：因获取的数据可能具有多种结构和类型，数据抽取过程可以帮助我们将这些复杂的数据转化为单一的或者便于处理的构型，以达到快速分析处理的目的。
2)清洗：对于大数据，并不全是有价值的，有些数据并不是我们所关心的内容，而另一些数据则是完全错误的干扰项，因此要对数据通过过滤“去噪”从而提取出有效数据。
三、大数据存储及管理技术
大数据存储与管理要用存储器把采集到的数据存储起来，建立相应的数据库，并进行管理和调用。
重点解决复杂结构化、半结构化和非结构化大数据管理与处理技术。
主要解决大数据的可存储、可表示、可处理、可靠性及有效传输等几个关键问题。
开发可靠的分布式文件系统(DFS)、能效优化的存储、计算融入存储、大数据的去冗余及高效低成本的大数据存储技术;突破分布式非关系型大数据管理与处理技术，异构数据的数据融合技术，数据组织技术，研究大数据建模技术;突破大数据索引技术;突破大数据移动、备份、复制等技术;开发大数据可视化技术。
开发新型数据库技术，数据库分为关系型数据库、非关系型数据库以及数据库缓存系统。
其中，非关系型数据库主要指的是NoSQL数据库，分为：键值数据库、列存数据库、图存数据库以及文档数据库等类型。
关系型数据库包含了传统关系数据库系统以及NewSQL数据库。
开发大数据安全技术。
改进数据销毁、透明加解密、分布式访问控制、数据审计等技术;突破隐私保护和推理控制、数据真伪识别和取证、数据持有完整性验证等技术。
四、大数据分析及挖掘技术
大数据分析技术。
改进已有数据挖掘和机器学习技术;开发数据网络挖掘、特异群组挖掘、图挖掘等新型数据挖掘技术;突破基于对象的数据连接、相似性连接等大数据融合技术;突破用户兴趣分析、网络行为分析、情感语义分析等面向领域的大数据挖掘技术。
数据挖掘就是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的实际应用数据中，提取隐含在其中的、人们事先不知道的、但又是潜在有用的信息和知识的过程。
数据挖掘涉及的技术方法很多，有多种分类法。
根据挖掘任务可分为分类或预测模型发现、数据总结、聚类、关联规则发现、序列模式发现、依赖关系或依赖模型发现、异常和趋势发现等等;根据挖掘对象可分为关系数据库、面向对象数据库、空间数据库、时态数据库、文本数据源、多媒体数据库、异质数据库、遗产数据库以及环球网Web;根据挖掘方法分，可粗分为:机器学习方法、统计方法、神经网络方法和数据库方法。
机器学习中，可细分为:归纳学习方法(决策树、规则归纳等)、基于范例学习、遗传算法等。
统计方法中，可细分为:回归分析(多元回归、自回归等)、判别分析(贝叶斯判别、费歇尔判别、非参数判别等)、聚类分析(系统聚类、动态聚类等)、探索性分析(主元分析法、相关分析法等)等。
神经网络方法中，可细分为:前向神经网络(BP算法等)、自组织神经网络(自组织特征映射、竞争学习等)等。
数据库方法主要是多维数据分析或OLAP方法，另外还有面向属性的归纳方法。
从挖掘任务和挖掘方法的角度，着重突破：
1.可视化分析。
数据可视化无论对于普通用户或是数据分析专家，都是最基本的功能。
数据图像化可以让数据自己说话，让用户直观的感受到结果。
2.数据挖掘算法。
图像化是将机器语言翻译给人看，而数据挖掘就是机器的母语。
分割、集群、孤立点分析还有各种各样五花八门的算法让我们精炼数据，挖掘价值。
这些算法一定要能够应付大数据的量，同时还具有很高的处理速度。
3.预测性分析。
预测性分析可以让分析师根据图像化分析和数据挖掘的结果做出一些前瞻性判断。
4.语义引擎。
语义引擎需要设计到有足够的人工智能以足以从数据中主动地提取信息。
语言处理技术包括机器翻译、情感分析、舆情分析、智能输入、问答系统等。
5.数据质量和数据管理。
数据质量与管理是管理的最佳实践，透过标准化流程和机器对数据进行处理可以确保获得一个预设质量的分析结果。
六、大数据展现与应用技术
大数据技术能够将隐藏于海量数据中的信息和知识挖掘出来，为人类的社会经济活动提供依据，从而提高各个领域的运行效率，大大提高整个社会经济的集约化程度。
在我国，大数据将重点应用于以下三大领域：商业智能、 *** 决策、公共服务。
例如：商业智能技术， *** 决策技术，电信数据信息处理与挖掘技术，电网数据信息处理与挖掘技术，气象信息分析技术，环境监测技术，警务云应用系统(道路监控、视频监控、网络监控、智能交通、反电信诈骗、指挥调度等公安信息系统)，大规模基因序列分析比对技术，Web信息挖掘技术，多媒体数据并行化处理技术，影视制作渲染技术，其他各种行业的云计算和海量数据处理应用技术等。
㈤ 利用MySQL数据库如何解决大数据量存储问题
照你的需求来看，可以有两种方式，一种是分表，另一种是分区 首先是分表，就像你自己所说的，可以按月分表，可以按用户ID分表等等，至于采用哪种方式分表，要看你的业务逻辑了，分表不好的地方就是查询有时候需要跨多个表。 然后是分区，分区可以将表分离在若干不同的表空间上，用分而治之的方法来支撑无限膨胀的大表，给大表在物理一级的可管理性。将大表分割成较小的分区可以改善表的维护、备份、恢复、事务及查询性能。分区的好处是分区的优点： 1 增强可用性：如果表的一个分区由于系统故障而不能使用，表的其余好的分区仍然可以使用； 2 减少关闭时间：如果系统故障只影响表的一部分分区，那么只有这部分分区需要修复，故能比整个大表修复花的时间更少； 3 维护轻松：如果需要重建表，独立管理每个分区比管理单个大表要轻松得多； 4 均衡I/O:可以把表的不同分区分配到不同的磁盘来平衡I/O改善性能； 5 改善性能：对大表的查询、增加、修改等操作可以分解到表的不同分区来并行执行，可使运行速度更快； 6 分区对用户透明，最终用户感觉不到分区的存在。
㈥ 什么是大数据，看完这篇就明白了
什么是大数据
如果从字面上解释的话，大家很容易想到的可能就是大量的数据，海量的数据。这样的解释确实通俗易懂，但如果用专业知识来描述的话，就是指数据集的大小远远超过了现有普通数据库软件和工具的处理能力的数据。
大数据的特点
海量化
这里指的数据量是从TB到PB级别。在这里顺带给大家科普一下这是什么概念。
MB，全称MByte，计算机中的一种储存单位，含义是“兆字节”。
1MB可储存1024×1024=1048576字节（Byte）。
字节（Byte）是存储容量基本单位，1字节（1Byte）由8个二进制位组成。
位（bit）是计算机存储信息的最小单位，二进制的一个“0”或一个“1”叫一位。
通俗来讲，1MB约等于一张网络通用图片（非高清）的大小。
1GB=1024MB，约等于下载一部电影（非高清）的大小。
1TB=1024GB，约等于一个固态硬盘的容量大小，能存放一个不间断的监控摄像头录像（200MB/个）长达半年左右。
1PB=1024TB，容量相当大，应用于大数据存储设备，如服务器等。
1EB=1024PB，目前还没有单个存储器达到这个容量。
多样化
大数据含有的数据类型复杂，超过80%的数据是非结构化的。而数据类型又分成结构化数据，非结构化数据，半结构化数据。这里再对三种数据类型做一个分类科普。
①结构化数据
结构化的数据是指可以使用关系型数据库(例如:MySQL,Oracle,DB2)表示和存储，表现为二维形式的数据。一般特点是：数据以行为单位，一行数据表示一个实体的信息，每一行数据的属性是相同的。所以，结构化的数据的存储和排列是很有规律的，这对查询和修改等操作很有帮助。
但是，它的扩展性不好。比如，如果字段不固定，利用关系型数据库也是比较困难的，有人会说，需要的时候加个字段就可以了，这样的方法也不是不可以，但在实际运用中每次都进行反复的表结构变更是非常痛苦的，这也容易导致后台接口从数据库取数据出错。你也可以预先设定大量的预备字段，但这样的话，时间一长很容易弄不清除字段和数据的对应状态，即哪个字段保存有哪些数据。
②半结构化数据
半结构化数据是结构化数据的一种形式，它并不符合关系型数据库或其他数据表的形式关联起来的数据模型结构，但包含相关标记，用来分隔语义元素以及对记录和字段进行分层。因此，它也被称为自描述的结构。半结构化数据，属于同一类实体可以有不同的属性，即使他们被组合在一起，这些属性的顺序并不重要。常见的半结构数据有XML和JSON。
③非结构化数据
非结构化数据是数据结构不规则或不完整，没有预定义的数据模型，不方便用数据库二维逻辑表来表现的数据。包括所有格式的办公文档、文本、图片、各类报表、图像和音频/视频信息等等。非结构化数据其格式非常多样，标准也是多样性的，而且在技术上非结构化信息比结构化信息更难标准化和理解。所以存储、检索、发布以及利用需要更加智能化的IT技术，比如海量存储、智能检索、知识挖掘、内容保护、信息的增值开发利用等。
快速化
随着物联网、电子商务、社会化网络的快速发展，全球大数据储量迅猛增长，成为大数据产业发展的基础。根据国际数据公司(IDC)的监测数据显示，2013年全球大数据储量为4.3ZB(相当于47.24亿个1TB容量的移动硬盘)，2014年和2015年全球大数据储量分别为6.6ZB和8.6ZB。近几年全球大数据储量的增速每年都保持在40%，2016年甚至达到了87.21%的增长率。2016年和2017年全球大数据储量分别为16.1ZB和21.6ZB，2018年全球大数据储量达到33.0ZB。预测未来几年，全球大数据储量规模也都会保持40%左右的增长率。在数据储量不断增长和应用驱动创新的推动下，大数据产业将会不断丰富商业模式，构建出多层多样的市场格局，具有广阔的发展空间。
核心价值
大数据的核心价值，从业务角度出发，主要有如下的3点：
a.数据辅助决策：为企业提供基础的数据统计报表分析服务。分析师能够轻易获取数据产出分析报告指导产品和运营，产品经理能够通过统计数据完善产品功能和改善用户体验，运营人员可以通过数据发现运营问题并确定运营的策略和方向，管理层可以通过数据掌握公司业务运营状况，从而进行一些战略决策；
b.数据驱动业务：通过数据产品、数据挖掘模型实现企业产品和运营的智能化，从而极大的提高企业的整体效能产出。最常见的应用领域有基于个性化推荐技术的精准营销服务、广告服务、基于模型算法的风控反欺诈服务征信服务，等等。
c.数据对外变现：通过对数据进行精心的包装，对外提供数据服务，从而获得现金收入。市面上比较常见有各大数据公司利用自己掌握的大数据，提供风控查询、验证、反欺诈服务，提供导客、导流、精准营销服务，提供数据开放平台服务，等等。
大数据能做什么？
1、海量数据快速查询(离线)
能够在海量数据的基础上进行快速计算，这里的“快速”是与传统计算方案对比。海量数据背景下，使用传统方案计算可能需要一星期时间。使用大数据 技术计算只需要30分钟。
2.海量数据实时计算（实时）
在海量数据的背景下，对于实时生成的最新数据，需要立刻、马上传递到大数据环境，并立刻、马上进行相关业务指标的分析，并把分析完的结果立刻、马上展示给用户或者领导。
3.海量数据的存储（数据量大，单个大文件）
大数据能够存储海量数据,大数据时代数据量巨大,1TB=1024*1G 约26万首歌(一首歌4M),1PB=1024 * 1024 * 1G约2.68亿首歌(一首歌4M)
大数据能够存储单个大文件。目前市面上最大的单个硬盘大小约为10T左右。若有一个文件20T,将 无法存储。大数据可以存储单个20T文件，甚至更大。
4.数据挖掘（挖掘以前没有发现的有价值的数据）
挖掘前所未有的新的价值点。原始企业内数据无法计算出的结果，使用大数据能够计算出。
挖掘（算法）有价值的数据。在海量数据背景下，使用数据挖掘算法，挖掘有价值的指标（不使用这些算法无法算出）
大数据行业的应用？
1.常见领域
2.智慧城市
3.电信大数据
4.电商大数据
大数据行业前景(国家政策)？
2014年7月23日，国务院常务会议审议通过《企业信息公示暂行条例（草案）》
2015年6月19日，国家主席、总理同时就“大数据”发表意见：《国务院办公厅关于运用大数据加强对市场主体服务和监管的若干意见》
2015年8月31日，国务院印发《促进大数据发展行动纲要》。国发〔2015〕50号
2016年12月18日，工业和信息化部关于印发《大数据产业发展规划》
2018年1月23日。中央全面深化改革领导小组会议审议通过了《科学数据管理办法》
2018年7月1日，国务院办公厅印发《关于运用大数据加强对市场主体服务和监管的若干意见》
2019年政府工作报告中总理指出“深化大数据、人工智能等研发应用，培育新一代信息技术、高端装备、生物医药、新能源汽车、新材料等新兴产业集群，壮大数字经济。”
总结
我国着名的电商之父，阿里巴巴创始人马云先生曾说过，未来10年，乃至20年，将是人工智能的时代，大数据的时代。对于现在正在学习大数据的我们来说，未来对于我们更是充满了各种机遇与挑战。
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NIST 1500-4 大数据通用框架草案 第四卷 安全与隐私.pdf
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大数据安全标准化白皮书2017 .pdf
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大数据标准化白皮书（2018）.pdf
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GBT 18391.4-2009 信息技术 元数据注册系统 (MDR) 第4部分： 数据定义 的形成 ISOIEC11179-4 2004， IDT.txt
GBT 18391.5-2009 信息技术 元数据注册系统 (MDR) 第5部分： 命名和标 识原则 ISOIEC11179-5 2005， IDT.txt
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GBT 23824.3-2009 信息技术 实现元数据注册 系统内容一致性的规程 第 3部分： 值域 ISOIEC TR20943-3 2004， IDT.txt
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大数据开放与互操作技术
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㈧ 大数据下的地质资料信息存储架构设计
颉贵琴 胡晓琴
(甘肃省国土资源信息中心)
摘要 为推进我国地质资料信息服务集群化产业化工作，更大更好地发挥地质资料信息的价值，本文针对我国现有的地质资料信息集群化共享服务平台存在的缺陷和问题，基于现有系统的存储架构，设计了一种大数据下的地质资料信息存储架构，以便于我国地质资料信息服务集群化产业化工作能够适应大数据时代的数据存储。
关键词 大数据 地质资料 存储 NoSQL 双数据库
0 引言
新中国成立60多年来，我国形成了海量的地质资料信息，为国民经济和社会发展提供了重要支撑。但在地质资料管理方面长期存在资料信息分散、综合研究不够、数字化信息化程度不高、服务渠道不畅、服务能力不强等问题，使地质资料信息的巨大潜在价值未能得到充分发挥。为进一步提高地质工作服务国民经济和社会发展的能力，充分发挥地质资料信息的服务功能，扩大服务领域，国土资源部根据国内外地质工作的先进经验，做出了全面推进地质资料信息服务集群化产业化工作的部署。
目前，全国各省地质资料馆都在有条不紊地对本省成果、原始和实物地质资料进行清理，并对其中重要地质资料进行数字化和存储工作。然而，由于我国地质资源丰富，经过几十年的积累，已经形成了海量的地质资料，数据量早已经超过了几百太字节(TB)。在进行地质资料信息服务集群化工作中，随着共享数据量的不断增大，传统的数据存储方式和管理系统必然会展现出存储和检索方面的不足以及系统管理方面的缺陷。为了解决该问题，需要设计更加先进的数据存储架构来实现海量地质资料的存储。
而大数据(Big Data)作为近年来在云计算领域中出现的一种新型数据，科技工作者在不断的研究中，设计了适合大数据存储管理的非关系型数据库NoSQL进行大数据的存储和管理。本文将针对我国现有的地质资料信息集群化共享服务平台存在的缺陷和问题，利用大数据存储管理模式的思想，提出一种海量地质资料存储架构，改进现有系统存储架构，以便于我国全面推进地质资料信息服务集群化产业化工作。
1 工作现状
1.1 国内外地质资料信息的存储现状
在美国，主要有两大地质资料公共服务平台，分别是地球科学信息中心(ESIC)、地球资源观测和科学中心(EROS)，其目的是通过为社会和政府提供更加便利、快速的地质信息服务。20世纪90年代初，澳大利亚出台了国家地球科学填图协议，采用先进的科学方法和技术进行数据存储，从而形成了第二代澳大利亚陆地地质图。
目前，我国地质资料信息服务集群化产业化工作刚刚起步，虽然国土资源部信息中心已经开发了地质资料信息集群化共享服务平台，并倡导各地方用户使用该系统。但由于各个地方早期的工作背景不一致，因此各地方所使用的存储系统也不尽相同，主要有Access、SQL Server、Oracle、MySQL等系统。本文以国土资源部信息中心开发的地质资料信息集群化共享服务平台的存储系统MySQL为例说明。该系统是基于关系数据库管理系统MySQL的一套分布式存储检索系统。该系统的部署使得我国地质资料信息服务集群化产业化工作取得了重大进展，同时也为我国建立标准统一的地质资料信息共享服务平台和互联互通的网络服务体系奠定了坚实的基础。然而，该系统的研发并没有考虑到地质资料信息进一步集群化以及在未来地质资料信息进入大数据时代的信息共享和存储管理问题，也没有给出明确的解决方案。
1.2 大数据的存储架构介绍
大数据是近年在云计算领域中出现的一种新型数据，具有数据量大、数据结构不固定、类型多样、查询分析复杂等特点。传统关系型数据库管理系统在数据存储规模、检索效率等方面已不再适合大数据存储。NoSQL(Not Only SQL)是与关系数据库相对的一类数据库的总称。这些数据库放弃了对关系数据库的支持，转而采用灵活的、分布式的数据存储方式管理数据，从而可以满足大数据存储和处理的需求。NoSQL基于非关系型数据存储的设计理念，以键值对进行存储，采用的数据字的结构不固定，每一个元组可以有不一样的字段，且每个元组可以根据自己的需要增加一些自己的键值对，可以减少一些检索时间和存储空间。目前，应用广泛的 NoSQL 数据库有 Google BigTable、HBase、MongoDB、Neo4 j、Infinite Graph等。
2 大数据下的地质资料信息存储架构设计
根据国土资源部做出的全面推进地质资料信息服务集群化产业化工作的部署，国土资源部倡导全国地质资料馆使用国土资源部信息中心开发的地质资料信息集群化共享服务平台，实现地质资料信息的存储和共享。该系统采用了数据库管理系统MySQL作为数据存储系统。
为了与现有系统和现有的工作进行对接，并为将来地质资料进入大数据时代后的存储工作做准备，本文设计了一种能用于海量地质资料信息存储并且兼容MySQL的分布式的数据存储架构(图1)。
整个系统可以根据不同的用户等级分为不同的用户管理层，由于图幅限制，在图1 中仅仅展示了3级：国家级管理层(即共享服务平台用户层)、省级管理层以及市级管理层(可根据实际需要延伸至县级)。
每级管理层的每个用户可以单独管理一个服务器。如国土资源部信息中心可以单独管理一个服务器；甘肃省国土资源信息中心可以单独管理一个服务器，陕西省国土资源信息中心可以单独管理一个服务器；甘肃的若干个市级国土资源局可以根据需要分别管理各自的服务器。
在服务器上分别安装两套数据库管理系统，一套是原有的MySQL数据库管理系统，另一套是为大数据存储而配备的NoSQL型数据库管理系统。在服务器上还专门开发一个数据库管理器中间件，用于进行用户层和数据库的通信以及两套数据库之间的通信。
由于各个管理层都各自维护自己的数据库和数据。当用户需要进行数据存储时，他所影响的数据库仅仅是本地数据库，存储效率较高；当用户需要从多个数据库读取数据时，顶层的共享服务平台会根据用户需求进行任务分解，将任务分发给下层的管理层进行数据库读取，由于各个数据库并行读取，从而提高了数据库读取效率。
图1 大数据下的地质资料信息存储架构框图
2.1 用户管理层
用户管理层根据权限范围，分为多层(本文以3层为例)。
位于顶层的国家级管理层(共享服务平台用户层)负责用户访问权限的分配、与其直接关联的数据库的访问、下级管理层任务的分配等工作。
用户访问权限的分配是指为访问本共享服务平台的个人用户和单位用户分配数据的使用权限、安全性的设计等。
与其直接关联的数据库访问是指直接存储在其本地数据库上的数据的访问。在该数据库中不仅要存储所需要的地质资料，还要存储注册用户信息等数据。
下级管理层任务分配是指如果用户需要访问多个下层数据库，用户只需要输入查询这几个下层数据库的命令，而如何查找下层数据库则由该功能来完成。例如某用户要查找甘肃、陕西、上海、北京的铁矿分布图，则用户只需要输入这几个地方及铁矿等查询条件，系统将自动把各个省的数据库查询任务分派到下级管理层。
同理，位于下层的省级管理层和市级管理层除了没有用户访问权限功能外，其余功能与国家级管理层是相同的。各层之间的数据库通过互联网相互连接成分布式的数据库系统。
2.2 MySQL和NoSQL的融合
MySQL是关系型数据库，它支持SQL查询语言，而NoSQL是非关系型数据库，它不支持SQL查询语言。用户要想透明地访问这两套数据库，必须要设计数据库管理器中间件，作为用户访问数据库的统一入口和两套数据库管理系统的通信平台。本文所设计的数据库管理器简单模型如图2所示。
图2 数据库管理器模型
服务器管理器通过用户程序接口与应用程序进行通讯，通过MySQL数据库接口与MySQL服务器通讯，通过NoSQL数据库接口与NoSQL数据库接口通讯。当应用程序接口接收到一条数据库访问命令之后，交由数据库访问命令解析器进行命令解析，从而形成MySQL访问命令或者NoSQL访问命令，通过相应的数据库接口访问数据库；数据库返回访问结果后经过汇总，由应用程序接口返回给应用程序。
两套数据库可以通过双数据库通信协议进行相互的通信和互访。此通信协议的建立便于地质工作人员将已经存入MySQL数据库的不适合结构化存储的数据转存到NoSQL数据库中，从而便于系统的升级和优化。
2.3 系统的存储和检索模式
在本存储框架设计中，系统采用分布式网络存储模式，即采用可扩展的存储结构，利用分散在全国各地的多台独立的服务器进行数据存储。这种方式不仅分担了服务器的存储压力，提高了系统的可靠性和可用性，还易于进行系统扩展。另外，由于地质资料信息存储的特殊性，各地方用户的数据存储工作基本都是在本地服务器进行，很少通过网络进行远程存储，所以数据存储效率较高。
在一台数据库服务器上安装有MySQL和NoSQL型两套数据库管理系统，分别用于存储地质资料信息中的结构化数据和非结构化数据。其中，NoSQL型数据库作为主数据库，用于存储一部分结构化数据和全部的非结构化数据；而MySQL数据库作为辅助数据库，用于存储一部分结构化的数据，以及旧系统中已经存储的数据。使用两套数据库不仅可以存储结构化数据而且还可以适用于大数据时代地质资料信息的存储，因此系统具有很好的适应性和灵活性。
2.4 安全性设计
地质资料信息是国家的机密，地质工作人员必须要保证它的安全。地质资料信息进入数字化时代之后，地质资料常常在计算机以及网络上进行传输，地质资料信息的安全传输和保存更是地质工作人员必须关注和解决的问题。在本存储架构的设计中设计的安全问题主要有数据库存储安全、数据传输安全、数据访问安全等问题。
数据库设计时采用多边安全模型和多级安全模型阻止数据库中信息和数据的泄露来提高数据库的安全性能，以保障地质信息在数据库中的存储安全；当用户登录系统访问数据库时，必须进行用户甄别和实名认证，这主要是对用户的身份进行有效的识别，防止非法用户访问数据库；在对地质资料进行网络传输时，应该首先将数据进行加密，然后再进行网络传输，以防止地质信息在传输过程中被窃取。
3 结语
提高地质资料数字化信息化水平，是国外地质工作强国的普遍做法。为推进我国地质资料信息服务集群化产业化工作，本文针对我国现有的地质资料信息集群化共享服务平台存在的缺陷和问题，利用大数据存储管理模式的思想，基于现有系统的存储架构，设计了一种大数据下的地质资料信息存储架构，以便于我国地质资料信息服务集群化产业化工作能够适应大数据时代的数据存储。该存储架构的设计只涉及了简单模型的构建，具体详细复杂的功能设计和软件实现还需要在进一步的研究工作中完成。
参考文献
[1]吴金朋.一种大数据存储模型的研究与应用[D].北京：北京邮电大学计算机学院，2012.
[2]吴广君，王树鹏，陈明，等.海量结构化数据存储检索系统[J].计算机研究与发展，2012，49(Suppl)：1～5.
[3]黄
㈨ 第三章 大数据存储
一，HDFS的基本特征与构架
1.基本特征
（1）大规模数据分布存储能力：以分布式存储能力和良好的可扩展性。（基于大量分布节点上的本地文件系统，构建一个逻辑上具有巨大容量的分布式文件系统，并且整个文件系统的容量可随集群中节点的增加而线性扩展）
（2）高并发访问能力：提供很高的数据访问宽带（高数据吞吐率），并且可以把带宽的大小等比例扩展到集群中的全部节点上
（3）强大的容错能力：（设计理念中硬件故障被视作常态）保证在经常有节点发生硬件故障的情况下正确检测硬件故障，并且能自动从故障中快速恢复，确保数据不丢失（采用多副本数据块形式存储）
（4）顺序式文件访问：（大数据批处理都是大量简单数据记录的顺序处理）对顺序读进行了优化，支持大量数据的快速顺序读出，代价是对于随机的访问负载较高
（5）简单的一致性模型（一次写多次读）：支持大量数据的一次写入，多次读取；不支持已写入数据的更新操作，但允许在文件尾部添加新的数据
（6）数据块存储模式：默认的块大小是64MB。好处：减少元数据的数量，允许这些数据块通过随机方式选择节点，分布存储在不同地方
2.基本框架与工作过程
（1）基本组成结构与文件访问过程
[1]HDFS；一个建立在一组分布式服务器节点的本地文件系统之上的分布式文件系统（采用经典主-从结构）
[2]主控节点NameNode:
1）是一个主服务器，用来管理整个文件系统的命名空间和元数据,以及处理来自外界的文件访问请求
2）保存了文件系统的三中元数据
命名空间：整个分布式文件系统的目录结构
数据块与文件名的映射表
每个数据块副本的位置信息，每一个数据块默认有3个副本
[3]从节点DataNode：
1）用来实际存储和管理文件的数据块
2）为了防止数据丢失，每个数据块默认有3个副本，且3个副本会分别复制在不同节点上，以避免一个节点失效造成一个数据块的彻底丢失
[4]程序访问文件时，实际文件数据流并不会通过NameNode传送，而是从NameNode获得所需访问数据块的存储位置信息后，直接去访问对应的DataNode获取数据
[5]设计好处：
1）可以允许一个文件的数据能同时在不同DataNode上并发访问，提高数据访问的速度
2）减少NameNode的负担，避免使NameNode成为数据访问瓶颈
[6]基本访问过程：
1）首先，用户的应用程序通过HDFS的客户端程序将文件名发送至NameNode
2）NameNode接收到文件名之后，在HDFS目录中检索文件名对应的数据块，再根据数据块信息找到保存数据块的DataNode地址，讲这些地址回送到客户端
3）客户端接收到这些DataNode地址之后，与这些DataNode并行的进行数据传输操作，同时将操作结果的相关日志提交到NameNode
2.数据块
（1）为了提高硬盘的效率，文件系统中最小的数据读写单元是数据块
（2）HDFS数据块的默认大小是64MB，实际部署中，可能会更多
（3）将数据块设置大的原因是减少寻址开销的时间
（4）当应用发起数据传输请求：
[1]NameNode首先检索文件对应的数据块信息，找到数据块对应的DataNode
[2]DataNode根据数据块信息在自身的存储中寻找相应的文件，进而与应用程序之间交换数据
[3]因为检索过程是但进行，所以要增加数据块大小，这样就可以减少寻址的频度和时间开销
3.命名空间
（1）文件命名遵循“目录/子目录/文件”格式
（2）通过命令行或者是API可以创建目录，并且将文件保存在目录中。可以对文件进行创建，删除，重命名操作
（3）命令空间由NameNode管理。所有对命名空间的改动都会被记录
（4）允许用户配置文件在HDFS上保存的副本数量，保存的副本数称作“副本因子”
4.通信协议
（1）采用TCP协议作为底层的支撑协议
（2）应用协议
[1]应用可以向NameNode主动发起TCP连接
[2]应用和NameNode交互协议称为Client协议
[3]NameNode和DataNode交互的协议称为DataNode协议
（3）用户和DataNode的交互是通过发起远程调用（RPC），并由NameNode响应来完成的。另外，NameNode不会主动发起远程过程调用请求
5.客户端：是用户和HDFS通信最常见的渠道，部署的HDFS都会提供客户端
二，HDFS可靠性设计
1.HDFS数据块多副本存储设计
（1）采用了在系统中保存多个副本的方式保存数据，且同一个数据块的多个副本会存放在不同节点上
（2）优点：
[1]采用多副本，可以让客户从不同数据块中读取数据，加快传输速度
[2]HDFS的DataNode之间通过网络传输数据，如果采用多个副本可以判断数据传输是否出错
[3]多副本可以保证某个DataNode失效的情况下，不会丢失数据
2.可靠性的设计实现
（1）安全模式：
[1]HDFS启动时，NameNode进入安全模式
[2]处于安全模式的NameNode不能做任何文本操作，甚至内部的副本创建不允许
[3]NameNode需要和各个DataNode通信，获得其中保存的数据块信息，并对数据块信息进行检查
[4]只有通过了NameNode检查，一个数据块被认为安全。当被认为安全的数据块所占比例达到某个阈值，NameNode退出
（2）SecondaryNmaeNode
[1]使用它来备份NameNode元数据，以便在其失效时能从中恢复出其上的元数据
[2]它充当NameNode的一个副本，本身并不处理任何请求。
[3]作用：周期性保存NameNode的元数据
（3）心跳包和副本重新创建
[1]心跳包：位于HDFS核心的NameNode，通过周期性的活动检查DataNode的活动
[2]检测到DataNode失效，保存在其上的数据不可用。则其上保存的副本需要重新创建这个副本，放到另外可用的地方
（4）数据一致性
[1]采用了数据校验和机制
[2]创建文件时，HDFS会为这个文件生成一个校验和，校验和文件和文件本身保存在同一空间上，
[3]传输数据时会将数据与校验和一起传输，应用收到数据后可以进行校验
（5）租约
[1]防止同一个文件被多个人写入数据
[2]NameNode保证同一个文件只会发放一个允许的租约，可以有效防止出现多人写入的情况
（6）回滚
三，HDFS文件存储组织与读写
1.文件数据的存储组织
（1）NameNode目录结构
[1]借助本地文件系统来保存数据，保存文件夹位置由配置选项（{dfs.name.dir}/{/tmp/dfs/name}）决定
[2]在NameNode的${dfs.name.dir}之下有3个文件夹和1个文件：
1）current目录：
文件VERSION:保存了当前运行的HDFS版本信息
FsImages:是整个系统的空间镜像文件
Edit：EditLog编辑文件
Fstime：上一次检查点时间
2）previous.checkpoint目录：和上一个一致，但是保存的是上一次检查点的内容
3）image目录：旧版本的FsImage存储位置
4）in_use.look:NameNode锁，只在NameNode有效（启动并且能和DataNode正常交互）时存在。
（2）DataNode目录结构
[1]借助本地文件系统来保存数据。保存文件夹位置由配置选项{dfs.data.dir}决定
[2]在其之下有4个子目录和2个文件
1）current目录：已经成功写入的数据块，以及一些系统需要的文件
a)文件VERSION：保存了当前运行的HDFS版本信息
b)subdirXX:当同一目录下文件超过一定限制，新建一个目录，保存多出来的数据块和元数据
2）tmp目录和blockBeingWritten目录：正在写入的数据块，是HDFS系统内部副本创建时引发的写入操作对应的数据块
3）detach目录：用于DataNode升级
4）Storage目录：防止版本不同带来风险
5）in_user.lock文件：DataNode锁。只有在DataNode有效时存在。
（3）CheckPointNode目录结构：和上一个基本一致
2.数据的读写过程
（1）数据读取过程
[1]首先，客户端调用FileSystem实例的open方法，获得这个文件对应的输入流，在HDFS中就是DFSInputStream
[2]构造第一步的输入流时，通过RPC远程调用NameNode可以获得NameNode中此文件对应的数据块保存位置，包括这个文件副本的保存位置（注：在输入流中会按照网络拓扑结构，根据与客户端距离对DataNode进行简单排序）
[3]-[4]获得此输入流后，客户端调用READ方法读取数据。输入流选择最近的DFSInputStream会根据前面的排序结果，选择最近的DataNode建立连接并读取数据。
[5]如果已达到数据块末端，关闭这个DataNode的连接，然后重新查找下一个数据块
[6]客户端调用close，关闭输入流DFSInputStream
（2）数据输入过程
[1]-[2]:客户端调用FileSystem实例的create方法，创建文件。检查后，在NameNode添加文件信息，创建结束之后，HDFS会返回一个输出流DFSDataOutputStream给客户端
[3]调用输出流的write方法向HDFS中对应的文件写入数据。
数据首先会被分包，这些分包会写入一个输出流的内部队列Data队列中，接收完整数据分包，输出流回想NameNode申请保存文件和副本数据块的若干个DataNode
[4]DFSDataOutputStream会（根据网络拓扑结构排序）将数据传输给距离上最短的DataNode，这个节点接收到数据包后传给下一个。数据在各节点之间通过管道流通，减少传输开销
[5]数据节点位于不同机器上，数据需要通过网络发送。（为保证数据节点数据正确，接收到数据的节点要向发送者发送确认包）
[6]执行3-5知道数据全部写完，DFSDataInputStream继续等待知道所有数据写入完毕并确认，调用complete方法通知NameNode文件写入完成
[7]NameNode接收到complete消息之后，等待相应数量的副本写入完毕后，告知客户端
传输过程，当某个DataNode失效，HDFS执行：
1）关闭数据传输的管道
2）将等待ACK队列的数据放到Data队列头部
3）更新正常DataNode中所有数据块版本。当失效的DataNode重启，之前的数据块会因为版本不对被清除
4）在传输管道中删除失效的DataNode,重新建立管道并发送数据包
4.HDFS文件系统操作命令
（1）HDFS启动与关闭
[1]启动过程：
1）进入到NameNode对应节点的Hadoop安装目录
2）执行启动脚本:bin/start-dfs.sh
[2]关闭过程:bin/stop-dfs.sh
（2）文件操作命令格式与注意事项
[1]基本命令格式：
1）bin/hadoop dfs-cmd <args> args-> scheme://authority/path
2）args参数基本格式前面是scheme，authority是机器地址和对应端口
a)本地文件，scheme是file
b)HDFS上文件，scheme是hdfs
（3）文件操作基本格式
[1]hadoop dfs-cat URL [URL ...]
[2]作用：将参数所指示文件内容输出到stdout