Expanding Your Data Warehouse with Tajo

그루터 / 정재화
Expanding Your Data
Warehouse with Tajo
2015.10.27

About me
• Gruter Corp / BigData Engineer (jhjung@gruter.com)
• Committer and PMC member of Apache Tajo
• The author of Hadoop book
• Home Page: http://blrunner.com
• Twitter: @blrunner78

Agenda
1. 데이터 웨어하우스란?
2. 데이터 웨어하우스의 문제점
3. 스토리지 엔진을 확장하는 방법
4. SQL 엔진을 확장하는 방법
5. 적용 사례

출처: http://www.internetguncatalog.com/Portals/0/Warehouse%2006-08-07%20(26).jpg

What is Data Warehousing?
정보(data)
+ 창고(warehouse)

A data warehouse is a system used for
reporting and data analysis. DWs are
central repositories of integrated data
from one or more disparate sources.
- Wikipedia -

= data warehouse
= DW or DWH
= Enterprise data warehouse
= EDW

DW의 아키텍처는
어떻게 구성될까?

Front-End
Analytics
Data WarehouseSource Data
OLTP
CRM
ERP
ecommerce
Other
ODS
(Operational Data
Store)
Data
Warehouse
Data Mart OLAP
Visualizat
ion
ETL
ETL
ETL
Reports
Data
Mining
전통적인 DW 아키텍처

기존 데이터
웨어하우스의
문제점

데이터 볼륨과 복잡도가
급격히 증가하고 있습니다.
- Web logs / Click Stream
- User Generated Contents
- Sensors / RFID / Devices
- Spatial & GPS
- Speech to Text
- Etc …

분석 요건은
더 많고, 더 다양한
데이터를 필요로 합니다.
- 서비스/제품 품질 개선
- 고객 Retention / 추천
- 경영 의사 결정
- Etc …

그래서 DW 확장을
시도하지만…

출처: https://thinkbannedthoughts.files.wordpress.com/2012/05/banging-head-on-wall.jpg

용량 단위로 증가되는
라이선스 비용
-1 테라 바이트: 2만 ~ 5만 달러 (2013년 기준)
2천만 ~ 5천만원
-1 페타 바이트: 2천만 ~ 5천만 달러
 200 ~ 500억원
출처: http://www.slideshare.net/cloudera/hadoop-extending-your-data-warehouse

데이터 용량을
증가시키더라도…

늘어나는 데이터 볼륨만큼,
처리 속도가 증가하지 않습니다.
Processing
Times
Infrastructure
CostsData Volumes
Assuming constant SLAs
출처: http://www.slideshare.net/cloudera/hadoop-extending-your-data-warehouse

또한 다양한 데이터 포맷을
정형화된 포맷으로 변경해야
합니다.

어떻게 하면 이런 DW를
구축할 수 있을까?
- 낮은 TCO 보장
- 선형적인 용량 및 성능 확장
- 다양한 데이터 형태의 데이터 수용
- 빠른 프로세싱 및 손쉬운 데이터 접근

스토리지 엔진을
확장하는 방법

스토리지 엔짂으로 어떤
엔짂이 적절핛까?

Hadoop이란
대용량 데이터를 분산 처리핛 수
있는 자바 기반의
오픈소스 프레임워크입니다.

분산 파일 시스템 (HDFS)
+
분산 처리 시스템 (MapReduce)

Hadoop 의 주요 특징은
무엇이 있을까?

Data Locality
- 데이터가 있는 곳에서 로직을 수행합니다.

Fault Tolerant
- Hadoop은 x86 서버에 설치핛 수 있습니
다. (vs. 유닉스 서버)
- 하드웨어 장애는 피핛 수 없다는 가정하에
설계됐습니다.

Scalable
- 서버(노드)를 추가하면, 용량과 컴퓨팅 성
능의 선형적인 확장이 가능합니다.

Hadoop으로 어떻게
스토리지 엔짂을 구성해야
핛까?

모든 데이터를 Hadoop으
로 모아줍니다!

- DB 데이터 : Sqoop, SQL-on-hadoop
- Raw 파일 : `cp` 명령어 한 줄이면 끝!
- 로그 수집 : Flume, Scribe, Chuckwa, …
어떻게 모아줄까?
Case by Case

최종적으로 이런 그림이
나옵니다.

Front-End
Analytics
OLTP
CRM
ERP
ecommerce
Other
ODS
(Operational Data
Store)
Data
Warehouse
Data Mart
OLAP
Visualizat
ion
ETL
ETL
ETL
Reports
Data
Mining
Hadoop 기반 DW 아키텍처

Front-End
Analytics
OLTP
CRM
ERP
ecommerce
Other
ODS
(Operational Data
Store)
Data
Warehouse
Data Mart
OLAP
Visualizat
ion
ETL
ETL
ETL
Reports
Data
Mining
ETL과 분석질의는 어떻게 처리해야할까?

SQL 엔진을
확장하는 방법

SQL 엔짂으로 어떤 엔짂이
적절핛까?

Expanding Your Data Warehouse with Tajo

Tajo란 Hadoop 기반의
빅데이터 웨어하우스
시스템입니다.

Tajo는 아파치 탑 레벨 프
로젝트이며, ANSI SQL을
지원하며, 자체 분산 처리
엔짂을 제공합니다.

Tajo 아키텍처
Tajo Master
Catalog Server
Tajo Master
Catalog Server
DBMS
HiveMetaStore
Tajo Master
Catalog Server
Tajo Worker
Query Master
Query Executor
Storage Service
Tajo Worker
Query Master
Query Executor
Storage Service
Tajo Worker
Query Master
Query Executor
Storage Service
JDBC client
TSQLWebUI
REST API
Storage
Submit
a query
Manage
metadataAllocate
a query
Send tasks
& monitor
Send tasks
& monitor

ANSI SQL 지원 = 새로운 엔짂에
대핚 학습 비용을 최소화하고, 기
존 시스템을 쉽게 전홖핛 수 있습
니다.

클러스터 확장성 = 노드를 추가핛
수록 선형적인 용량 및 성능 확장
이 가능합니다.

고성능 분산 처리 엔짂 = 수시간
이상 소요되는 ETL 질의부터, 수백
밀리 세컨드내에 처리되는
Interactive 질의까지 모두 지원합
니다.

구체적인 질의 처리 속도는?
• 스캔속도: 물리적 디스크당 100MB/sec (SATA 기준)
• 1TB를 10 여대의 노드로 처리
- 노드당 10 여개의 디스크가 설치되어 있다고 가정함
- 간단한 aggregation 쿼리: 30초 ~ 1분 내외
- 간단한 join 쿼리: 1 ~ 2 분 내외
- 복잡한 join 및 distinct aggregation : 수 분에서 10여분

Tajo 의 주요 특징은
무엇이 있을까?

풍부핚 SQL 지원
• 질의 분산 처리
- Inner join, and left/right/full outer join
- GroupBy, sort, multiple distinct aggregation, window
function
• SQL 데이터 타입
- CHAR, BOOL, INT, DOUBLE, TEXT, DATE, Etc
• 다양한 파일 포맷
- Text file, SequenceFile, RCFile, ORC, Parquet, Avro

쿼리 최적화
• Cost-based Join Optimization (Greedy Heuristic)
- 사용자가 최선의 Join 순서를 추측하는 수고 제거
• 확장 가능한 rewrite rule 엔진
- rewrite rule 인터페이스 제공과 다양한 유틸리티 제공
• 쿼리 최적화 (Progressive Query Optimization)
- 실행 시간 통계 수집
- 분산 정렬을 위한 범위 분할 (range partitioning)의 적젃한
파티션 범위, 개수 등을 런타임에 조정
- 분산 Join, 그룹바이를 위한 파티션 개수를 런타임에 조정

쿼리 Federation 및 TableSpace 지원
• 다양한 데이터 소스간의 Join 및 Union 쿼리를 지원합니다.
• 장점
- 데이터 마이그레이션 : RDBMS  하둡
- 기존 RBMS 데이터와 하둡 데이터의 Join 쿼리 처리
- SQL를 이용한 NoSQL 및 다양한 스토리지 (S3, Swift, HBase,
ElasticSearch, Kafka)
- SQL 도구를 이용한 인터페이스 표준화
HDFS NoSQL S3 Swift
Tajo

Nested 및 JSON 포맷 지원
별도 가공없이 Nested 및 JSON 포맷 파일의
SQL 처리 가능합니다.
입력 데이터
테이블 정의
SQL 문

파티션 테이블
• 테이블생성쿼리문
CREATE TABLE student (
id INT,
name TEXT,
grade TEXT
) USING PARQUET
PARTITION BY COLUMN (country TEXT, city TEXT);
/tajo/warehouse/student/country=KOREA/city=SEOUL/
/tajo/warehouse/student/country=KOREA/city=PUSAN/
/tajo/warehouse/student/country=KOREA/city=INCHEON/
/tajo/warehouse/student/country=USA/city=NEWYORK/
/tajo/warehouse/student/country=USA/city=BOSTON/
. . .
Hive 호홖성 지원을 위한 Column Value 방식의 테이블 파티
션 지원합니다.
• 파티션디렉터리구성

0.11.0 버전에서는
• 2015년 10월 릴리즈
• 주요 기능
- 다중 쿼리 동시 실행 지원
- Tablespace 및 JDBC Storage 지원
- Nested Record 타입 지원
- JSON 등 self-describing 데이터에 대한 schemaless 지원
- ORC 파일 지원
- JDBC 및 Client의 ResultSet fetch의 성능 향상
- Python UDF/UDAF 지원
- 향상된 조인 최적화, 쿼리 처리 성능
- 반응속도 향상 및 버그 수정

0.12.0 버전에서는
• 주요 기능
- YARN 지원
- 사용자 인증 지원
- Scalar 및 Exist 서브쿼리 지원
- ALTER TABLE ADD/DROP 파티션 지원
- 하이브 UDF 호홖
- WITH 젃 지원

Tajo로 어떻게
SQL 엔짂을 구성해야핛까?

- Hadoop 경로를 설정하고,
- DW의 Root 경로를 설정하고,
- 어떤 DB를 카탈로그로 쓸지 경정하고,
- 얼마나 많은 Task를 동시에 실행핛지
결정하면…

Front-End
Analytics
OLTP
CRM
ERP
ecommerce
Other
ODS
(Operational Data
Store)
Data
Warehouse
Data Mart
OLAP
Visualizat
ion
ETL
ETL
ETL
Reports
Data
Mining
Tajo 기반 DW 아키텍처

실제 적용 사례
를 알아봅시다.

상용 DW 대체
• 국내 이동통신 점유율 1위 회사
- ETL 작업 대체 : 일일 4TB, 120개 이상 질의 처리
- OLAP 분석 대체: 500개 이상 질의 처리
• 도입 효과
- 데이터 분석을 위한 아키텍처 간소화
 DW ETL, OLAP, Hadoop ETL을 위한 시스템 통합
- 저비용으로 상용 수준의 SLA와 데이터 볼륨 확장
 상용 DW 라이선스 비용 젃감

데이터 Discovery
• 국내 음원시장 점유율 1위 회사
• 2,800만 고객의 소비 이력과 홗동 내역 분석
• 도입 효과
- Hive 에서 Tajo로 분석 작업 젂홖
 최소 1.5배에서 최대 수십배 성능 향상
- 대용량 데이터에 대한 Interactive 질의 수행

Cohort 분석
• 스마트폰 잠금화면 리워드형 광고 서비스
• S3에 저장된 원본 로그에 대한 Cohort 분석
• 분석 결과는 RDS에 저장
• 도입 효과
- EC2 인스턴스 스펙 : c3.2xlarge
 vCPU : 8, 메모리: 15GB, HDD: 2 x 80GB
- EC2 인스턴스 10개로 수십GB 로그를 약 40초에 처리
 총 비용 : 0.420 * 10 = 4.20 달러 (한화: 4756.08원)

Welcome to Tajo
• Homepage: http://tajo.apache.org
• 한국 타조 사용자 그룹
• 구글 그룹: https://groups.google.com/forum/#!forum/tajo-
user-kr
• 페이스북: https://www.facebook.com/groups/tajokorea
• 타조 한글 문서화 프로젝트: http://bit.ly/1Ir417T
• 기타 참고 사이트
• http://www.gruter.com/blog/tag/apache-tajo
• http://teamblog.gruter.com/tag/apache-tajo

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