何文金，顧昊旻

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一種數(shù)據(jù)質(zhì)量服務(wù)管理方法

何文金，顧昊旻

摘要：數(shù)據(jù)中心提供的服務(wù)水平主要受到數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)據(jù)中心軟硬件設(shè)備服務(wù)質(zhì)量兩方面因素的影響。目前，尚無模型和系統(tǒng)能夠?qū)⑦@兩方面因素進行統(tǒng)一的度量。因此，提出了一種數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量的管理方法，將數(shù)據(jù)質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量統(tǒng)一為數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量。首先，提出一種數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量模型，包括定義及算法；接下來，通過研發(fā)一個數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量管理平臺來實現(xiàn)該模型；最后，以電網(wǎng)企業(yè)數(shù)據(jù)中心為應(yīng)用案例，證明該模型和管理平臺的有效性。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心；數(shù)據(jù)質(zhì)量；數(shù)據(jù)服務(wù)管理平臺

0　引言

ActiveX是微軟公司提出的一套二進制組件發(fā)布方案、實現(xiàn)隨著信息化和工業(yè)化的不斷融合，大數(shù)據(jù)技術(shù)及業(yè)務(wù)蓬勃發(fā)展，信息系統(tǒng)內(nèi)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)逐漸豐富，數(shù)據(jù)共享需求迫切,對數(shù)據(jù)服務(wù)的質(zhì)量要求不斷提升[1][2]。但是目前學(xué)術(shù)界和工業(yè)界均沒有形成完整的數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量管控體系和保障機制，這極大制約了數(shù)據(jù)價值的充分發(fā)揮。因此，有必要圍繞企業(yè)級數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量，實現(xiàn)數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量模型、數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)診斷、數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量評估的全程管控模式，夯實數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，保障數(shù)據(jù)的準確、及時、有效和可信，最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理和使用標準化，最大限度的發(fā)揮數(shù)據(jù)資產(chǎn)的價值，提升數(shù)據(jù)中心的服務(wù)能力。

因此，本文以提升數(shù)據(jù)中心服務(wù)質(zhì)量為目標，從數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量模型、數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量管控平臺、數(shù)據(jù)服務(wù)應(yīng)用提升幾方面入手，從應(yīng)用的角度展現(xiàn)數(shù)據(jù)服務(wù)全景視圖、數(shù)據(jù)服務(wù)性能和數(shù)據(jù)流向，通過服務(wù)血緣分析和影響分析快速定位數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)的問題，保障數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量。本文的數(shù)據(jù)服務(wù)不僅僅指提供給消費者的數(shù)據(jù)，還包括相關(guān)的接口和數(shù)據(jù)清洗轉(zhuǎn)換過程，以及數(shù)據(jù)服務(wù)部署的硬件和軟件平臺資源。將數(shù)據(jù)中心提供的數(shù)據(jù)及接口統(tǒng)一作為數(shù)據(jù)服務(wù)的一部分，關(guān)心數(shù)據(jù)服務(wù)的輸入和輸出，管理數(shù)據(jù)服務(wù)內(nèi)部的接口和數(shù)據(jù)清洗轉(zhuǎn)換過程，以及數(shù)據(jù)服務(wù)部署的硬件和軟件性能，并通過對這些數(shù)據(jù)服務(wù)組成的有效管理和性能優(yōu)化，提高數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量。這些對于數(shù)據(jù)服務(wù)[3]的提供者和使用者都是透明的。目前工業(yè)界和學(xué)術(shù)界也進行了許多相關(guān)研究工作[4]。Oh.Jisu等人在實時數(shù)據(jù)服務(wù)方面有一系列重要工作[5-7]，還有研究人員進行了移動數(shù)據(jù)服務(wù)[8]、用戶感知質(zhì)量[9]和終端用戶質(zhì)量[10]等方面的研究工作。Oracle一體機的出現(xiàn)說明工業(yè)界也希望將數(shù)據(jù)中心的功能和性能因素統(tǒng)一考慮。

1　基礎(chǔ)知識

1.1數(shù)據(jù)質(zhì)量

數(shù)據(jù)質(zhì)量標準ISO 8000在國際標準化組織（International Organization for Standardization——ISO）主導(dǎo)下開發(fā)，由ISO技術(shù)委員會TC184負責，屬于ISO的一個部分。目前已發(fā)布了若干個獨立的標準。和其他ISO及IEC標準一樣，ISO 8000有版權(quán)，不免費提供。許多數(shù)據(jù)質(zhì)量管理先驅(qū)，非常明確的指出“數(shù)據(jù)即產(chǎn)品”的概念，指出把數(shù)據(jù)當作企業(yè)資產(chǎn)和產(chǎn)品進行管理的思路，無論采用何種成熟的體系和理論管理數(shù)據(jù)產(chǎn)品都是可行的。這種方法在多家大型企業(yè)已經(jīng)得到了驗證。即便沒有ISO8000的出臺，數(shù)據(jù)的質(zhì)量對企業(yè)也是必須的，對數(shù)據(jù)質(zhì)量管理的需求也是存在的。隨著全球?qū)?shù)據(jù)質(zhì)量管理需求的急速膨脹，也會催促和推動這個新興標準的完善與成熟，最終，ISO8000也會像人們熟知的ISO 9001一樣被大家所認可。

1.2服務(wù)質(zhì)量。

目前，服務(wù)質(zhì)量（Quality of Service,QoS）[11]是最廣泛采用的服務(wù)的度量標準．QoS評價指標主要包括網(wǎng)絡(luò)的吞吐率、時延、丟包率、抖動、誤碼率等．顯然這些指標僅僅反映了服務(wù)技術(shù)層面的性能，甚至僅僅是網(wǎng)絡(luò)傳輸層面的性能，忽略數(shù)據(jù)服務(wù)的主要因素，因此它不能直接反映數(shù)據(jù)服務(wù)的質(zhì)量。

2　種數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量模型

這里的定義均對一個數(shù)據(jù)產(chǎn)品進行。正常情況下一個數(shù)據(jù)中心對外提供若干個數(shù)據(jù)產(chǎn)品、極端情況下一個數(shù)據(jù)中心對外只提供一個數(shù)據(jù)產(chǎn)品。本部分定義和算法的實現(xiàn)在本文的第4部分體現(xiàn)。

定義1 數(shù)據(jù)質(zhì)量模型.一個數(shù)據(jù)質(zhì)量模型定義為一個四元組DQM(CP、CH、CR、MI)，其中：

（1）CP為完整性，包括整體完整性cpall、參照完整性cpref和列完整性cpcol.cpall具體描述數(shù)據(jù)表中記錄的唯一性；cpref具體描述相關(guān)聯(lián)的表間的數(shù)據(jù)一致性；cpcol具體描述為數(shù)據(jù)的有效性.

（2）CH為一致性,包括前向一致性chfwd和多源一致性chmsr..chfwd具體描述為所涉及的數(shù)據(jù)源指標值與產(chǎn)品數(shù)指標值一致,chmsr具體描述為產(chǎn)品某一指標值所涉及的多個數(shù)據(jù)源指標值一致.

（3）CR為準確性，包括內(nèi)容準確性Ftcom和形式Ftfor正確性.Ftcom具體描述為數(shù)據(jù)精度及值域范圍的準確,Ftfor具體描述為數(shù)據(jù)類型及格式的準確.

（4）MI為及時性。描述數(shù)據(jù)的有效期限對應(yīng)用的滿足程度。

定義2 數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量模型 .一個數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量模型定義為一個五元組DSQM(CP、CH、CR、MI、AL)，其中：

（1）CP、CH、CR、MI的定義和描述見定義1.

（2）AL為可用性,包括網(wǎng)絡(luò)可用性alnet、硬件可用性alhdp和軟件可用性alsft.alnet具體描述為數(shù)據(jù)服務(wù)

根據(jù)定義1和2，可以給出數(shù)據(jù)產(chǎn)品的問題診斷算法如下。

算法1 數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量問題診斷算法：

（1）獲得數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量模型，并從數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量模型獲取所需要診斷的數(shù)據(jù)服務(wù)信息列表（比如對象總體個數(shù)、某個屬性的平均值、最大值、最小值）；

（2）從診斷的數(shù)據(jù)信息列表中取第一個所要診斷的數(shù)據(jù)信息項，按照數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量模型所定義的規(guī)則對數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量診斷對象進行診斷，如果違反數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量模型所定義的規(guī)則，則記錄診斷結(jié)果或異常數(shù)據(jù)記錄；否則轉(zhuǎn)到（3）；

（3）獲得數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量模型診斷規(guī)則，按照依次順序遍歷整個診斷的數(shù)據(jù)信息列表，找出數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量診斷對象所有的問題，并記錄診斷結(jié)果或異常數(shù)據(jù)記錄；

（4）將所有的診斷結(jié)果和異常數(shù)據(jù)記錄進行歸納整理，獲得最終數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量問題列表。

由于數(shù)據(jù)產(chǎn)品的服務(wù)質(zhì)量問題可能出在數(shù)據(jù)中心、源系統(tǒng)和數(shù)據(jù)集成及交換系統(tǒng)，所以會出現(xiàn)服務(wù)質(zhì)量問題的傳遞.，由此給出定義（3）。

定義3 數(shù)據(jù)全鏈關(guān)系圖. 數(shù)據(jù)全鏈關(guān)系圖是一個DAG圖。圖的節(jié)點包括：數(shù)據(jù)節(jié)點輸入層數(shù)據(jù)節(jié)點、數(shù)據(jù)節(jié)點處理層數(shù)據(jù)節(jié)點、數(shù)據(jù)節(jié)點輸出層數(shù)據(jù)節(jié)點；圖的邊包括：從數(shù)據(jù)節(jié)點輸入層到數(shù)據(jù)節(jié)點處理層的有向邊、從數(shù)據(jù)節(jié)點處理層到數(shù)據(jù)節(jié)點輸出層的有向邊。邊鏈接的兩個節(jié)點之間存在前向的血緣關(guān)系和后向的影響關(guān)系。

根據(jù)數(shù)據(jù)節(jié)點間的血緣關(guān)系及數(shù)據(jù)影響關(guān)系初始化企業(yè)數(shù)據(jù)全鏈關(guān)系圖，根據(jù)數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量模型可以診斷出數(shù)據(jù)質(zhì)量問題列表，進而確定數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量問題對應(yīng)的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)全鏈關(guān)系圖上的位置。這可以由算法2進行。

算法2 數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量問題歸并算法.

（1）首先獲取數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量管控平臺診斷出的所有數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量問題列表；

（2）循環(huán)數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量問題列表，對每個質(zhì)量問題做如下處理：

① 確定該數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量問題對應(yīng)的數(shù)據(jù)在血統(tǒng)關(guān)系圖上的位置；

② 掃描本節(jié)點的所有元數(shù)據(jù)父節(jié)點，如果所有元數(shù)據(jù)父節(jié)點均不存在服務(wù)質(zhì)量問題則當前服務(wù)質(zhì)量問題為核心問題之一，將其存儲起來；如果存在有服務(wù)質(zhì)量問題元數(shù)據(jù)父節(jié)點，則可判斷該問題為父節(jié)點的服務(wù)質(zhì)量問題，存儲該節(jié)點與父節(jié)點的數(shù)據(jù)影響關(guān)系。

③ 列表循環(huán)完成后，可以得到兩部分數(shù)據(jù)：核心問題列表與質(zhì)量問題影響關(guān)系列表；

根據(jù)算法2得出的核心問題列表即為質(zhì)量問題歸并工作的成果，即源頭問題列表。根據(jù)數(shù)據(jù)影響關(guān)系列表可以找出每個源頭問題引發(fā)了哪些數(shù)據(jù)質(zhì)量問題。

3　數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量管理平臺

本部分介紹一種企業(yè)級數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量管控平臺。該平臺功能覆蓋了數(shù)據(jù)源頭、數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)質(zhì)量診斷、數(shù)據(jù)質(zhì)量評估、數(shù)據(jù)質(zhì)量問題分析與處理等環(huán)節(jié)的整個數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量管理過程，可以對數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量問題進行全面診斷、評估、統(tǒng)一處理。

3.1平臺體系結(jié)構(gòu)

整個數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量管控平臺分為4層：采集層、數(shù)據(jù)層、功能層和應(yīng)用層，如圖1所示：

圖1　數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量管控平臺體系結(jié)構(gòu)

平臺首先建立數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量規(guī)則庫，從完整性、準確性、一致性、及時性四方面進行數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量度量，基于規(guī)則識別數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量問題，并根據(jù)具體的數(shù)據(jù)質(zhì)量診斷任務(wù)，定時進行數(shù)據(jù)質(zhì)量診斷并生成數(shù)據(jù)質(zhì)量診斷結(jié)果；接下來，以元數(shù)據(jù)描述了企業(yè)數(shù)據(jù)血統(tǒng)關(guān)系圖譜、數(shù)據(jù)影響關(guān)系圖譜及數(shù)據(jù)全鏈關(guān)系圖譜，并基于此提供質(zhì)量問題歸并；最后，對外提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)描述及全景視圖，主要包括數(shù)據(jù)全景視圖、應(yīng)用全景視圖、基礎(chǔ)環(huán)境全景視圖。

3.2平臺功能

（1）采集層：主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量監(jiān)測信息的采集功能。數(shù)據(jù)服務(wù)管控平臺的采集數(shù)據(jù)覆蓋了企業(yè)級業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理全過程，它是數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量功能和應(yīng)用的基礎(chǔ)。采集的數(shù)據(jù)范圍有：接口信息、ETL加載過程狀態(tài)信息、數(shù)據(jù)倉庫處理過程狀態(tài)信息、應(yīng)用分析處理過程狀態(tài)信息、業(yè)務(wù)指標數(shù)據(jù)等。

（2）數(shù)據(jù)層：主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量監(jiān)測信息的存儲功能。① 元數(shù)據(jù)主要分為技術(shù)元數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)元數(shù)據(jù)和管理元數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)服務(wù)管控平臺提供基本的數(shù)據(jù)實體和處理描述及其映射關(guān)系，是質(zhì)量管理的支撐基礎(chǔ)；② 數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量監(jiān)控信息庫主要存儲從各個數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測點上采集的有關(guān)系統(tǒng)數(shù)據(jù)狀況及過程運行狀況的信息，以及數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查過程、監(jiān)控報告和告警處理的信息；③ 數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量問題信息庫主要存儲數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量所有的問題、問題解決方案及問題處理流程信息。數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量問題包括監(jiān)控發(fā)現(xiàn)的問題、數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量評估后發(fā)現(xiàn)的問題和業(yè)務(wù)及運維人員發(fā)現(xiàn)的問題；④ 數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量知識庫主要存儲對數(shù)據(jù)質(zhì)量問題及處理進行總結(jié)后形成的知識，包括接口問題及處理知識、ETL加載問題及處理知識、倉庫處理過程問題及處理知識、指標異常及處理知識等。

（3）功能層：包含了數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量管控平臺的基礎(chǔ)功能，為數(shù)據(jù)服務(wù)之量管控的前段應(yīng)用提供了基本的功能支撐，主要包括元數(shù)據(jù)分析、資源監(jiān)控、數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量監(jiān)控、數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量問題評估、數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量問題處理、主句質(zhì)量知識庫、對外服務(wù)、流程管理、系統(tǒng)管理等。

（4）應(yīng)用層：在數(shù)據(jù)服務(wù)管控平臺功能層的支持下，應(yīng)用層為數(shù)據(jù)服務(wù)管控的實際問題提供應(yīng)用解決手段，主要包括數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量管控各個環(huán)節(jié)的監(jiān)控，如：接口質(zhì)量監(jiān)控，抽取、清洗、轉(zhuǎn)換、加載過程質(zhì)量監(jiān)控，倉庫處理過程質(zhì)量監(jiān)控和指標質(zhì)量監(jiān)控等；利用知識庫對檢查規(guī)則進行優(yōu)化；數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量信息查詢和數(shù)據(jù)源接口質(zhì)量評估等應(yīng)用。

3.3核心算法實現(xiàn)

數(shù)據(jù)質(zhì)量問題歸并核心算法代碼如下：

4　行業(yè)應(yīng)用案例

數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量管控平臺在某大型電網(wǎng)企業(yè)數(shù)據(jù)中心優(yōu)化治理進行了實用化應(yīng)用，計算出20134個模型，清理無效數(shù)據(jù)模型、重復(fù)模型1934個，節(jié)約了1.1TB的表空間，數(shù)據(jù)服務(wù)部署時間從小時級縮減到分鐘級，服務(wù)器重建和應(yīng)用加載時間每年節(jié)省5,000小時. 應(yīng)用效果如圖2、圖3所示：

圖2　數(shù)據(jù)質(zhì)量水平

圖3　數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量水平

圖2顯示了系統(tǒng)中模型數(shù)量從0到20000時的數(shù)據(jù)質(zhì)量水平,圖3顯示了系統(tǒng)中并發(fā)用戶數(shù)從0到500時的數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量水平,顯然,當并發(fā)用戶數(shù)超過200時,數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量水平下降的很快.

平臺整體應(yīng)用效果明顯，有效地提高了該企業(yè)的數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量管理水平，提升了數(shù)據(jù)中心的服務(wù)能力，有助于充分發(fā)揮企業(yè)數(shù)據(jù)資產(chǎn)的運營價值。平臺工具在數(shù)據(jù)中心實際運維過程中，大幅度的提高了工作效率，有效提升了ICT部門的數(shù)據(jù)服務(wù)支撐能力。

5　總結(jié)

本文以提升數(shù)據(jù)中心服務(wù)質(zhì)量為目標，提出了一種數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量的管理方法，將數(shù)據(jù)質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量統(tǒng)一為數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量。討論了一種數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量模型定義及算法，并研發(fā)一個數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量管理平臺來實現(xiàn)該模型；以電網(wǎng)企業(yè)數(shù)據(jù)中心為應(yīng)用案例，證明該模型和管理平臺的有效性。SG-ERP[12]系統(tǒng)希望實現(xiàn)生產(chǎn)、資產(chǎn)、客戶服務(wù)和風險管理的業(yè)務(wù)聯(lián)動，智能電網(wǎng)[13]強調(diào)互操作、自動化，那么信息平臺中必然要考慮數(shù)據(jù)服務(wù)的質(zhì)量問題。因此，在本文工具的基礎(chǔ)上進行面向智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量相關(guān)的研究是一件有意義的工作，并且在數(shù)據(jù)產(chǎn)品的服務(wù)質(zhì)量方面進行探索性研究也是未來的研究方向。

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收稿日期：（2015.07.08）

作者簡介：何文金（1978-），男，福建南靖人，國網(wǎng)信通產(chǎn)業(yè)集團安徽繼遠軟件有限公司，工程師，碩士，研究方向：電力行業(yè)信息化，合肥，230088顧昊旻（1976-），男，國網(wǎng)信通產(chǎn)業(yè)集團安徽繼遠軟件有限公司，工程師，碩士，研究方向：電力行業(yè)信息化，合肥，230088

文章編號：1007-757X(2015)12-0077-04

中圖分類號：TP311

文獻標志碼：A