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大数据技术教学课件数术应系统掌握大据核心技与用目录12大数据基础与发展大数据核心技术数历产链储数库计关键术了解大据的定义、特征、发展程及业全景掌握分布式存、NoSQL据、算框架等技3大数据处理平台与工具大数据应用与未来趋势习态开环学Hadoop、Spark、Flink等生系统及发境第一章大数据基础与发展大数据定义与特征数狭大据可从广义和义两个角度定义数对础资•广义定义字世界物理世界的映射与提炼,是信息社会的基源狭时内规软获储数容量Volume•义定义无法在一定间用常件工具取、存、管理和分析的大容量据集合数规庞级级级据模大,从TB到PB甚至EB速度Velocity数时时据生成速度快,需要实或近实处理多样性Variety数结结结数据类型多样,包括构化、半构化和非构化据价值Value数术据密度低,需要高效分析技提取价值大数据发展演进1980年1数关计领数战大据概念首次提出,主要注科学算域的据处理挑22000年代时创内产结数互联网
2.0代用户原容爆发,博客、社交媒体等生海量非构化据2010年代3数转数来数物联网兴起与企业字化型加速,据源多样化,推动据爆炸式增长42015年进数纲数为战产中国《促大据发展行动要》发布,大据上升国家略,推动业快速发展现在5数计为数驱大据与人工智能、云算深度融合,成字经济核心动力大数据产业链全景数据采集数据处理数据可视化数据存储数据分析基础设施与解决方案基础层平台层应用层数计数•据采集与集成•分布式算框架•据可视化数储数•据存与管理•据处理引擎•行业解决方案计础开维数•云算基设施•发与运工具•据服务与交易数据爆炸时代每天产生万亿字节数
2.5据们历数时我正处于人类史上据增长最快的期数过产•全球90%的据是去两年生的数将•到2025年,全球据量达到175ZB数•智能手机、物联网设备、社交媒体是主要据源为数产•中国已成全球据生和流通最活跃的国家之一这现带来对数战一象既巨大机遇,也据处理能力提出前所未有的挑第二章大数据核心技术分布式存储系统HDFSHadoop分布式文件系统专为错HDFS是运行在通用硬件上的分布式文件系统,具有高容性,适合规数大模据集处理主要特点储级别•适合存超大文件(GB到TB)数访问写读•流式据入一次,多次取•运行于商用硬件集群,成本低廉错检测•高容性自动和快速恢复HDFS采用主从架构,包括数NameNode元据服务器,管理文件系统命名空间储数汇报DataNode存实际据块,定期向NameNode数认为据冗余默复制因子3,提供可靠性保障分布式数据库HBase列式存储数据库数库专为储HBase是构建在HDFS之上的分布式、面向列的据系统,存稀疏的、分布式维计的、持久化的多有序映射而设列族存储模型实时随机读写数储级读写时据按列族存,每个列族包含多个支持毫秒的随机操作,可同结结数线线时访问列,适合处理半构化和非构化处理离批量分析和在实据线性扩展能力过扩级数规线应场通水平展支持PB据,适合大模在用景数据库概述NoSQL键值数据库NoSQL核心特点缓话如Redis、DynamoDB,适合存、会管理等场关开扩应高性能景非系型、分布式、源、水平可展,适大数据多样性需求文档数据库储结如MongoDB、CouchDB,适合存半构档数化文据图数据库列族数据库杂关如Neo4j、JanusGraph,适合处理复系网络数写应据如Cassandra、HBase,适合入密集型用和时数间序列据数库传关数库扩显势牺论现终NoSQL据与统系型据相比,在高展性、灵活性和性能方面具有著优,但牲了部分ACID特性,通常采用BASE理实最一致性云数据库与弹性计算云计算平台优势主流云数据库服务弹扩资应对•性展按需增减源,流量峰值阿里云PolarDB费资资•按需付减少前期投,优化源利用区关数库储计•高可用性多域部署,容灾能力强云原生系型据,兼容MySQL、PostgreSQL,存算分离维维杂•无需护降低运成本和复度AWS Aurora关数库扩高性能系型据,吞吐量是MySQL的5倍,自动展腾讯云TDSQL级数库金融分布式据,支持强一致性和高可用编程模型MapReduce规数编为MapReduce是一种用于大模据集并行运算的程模型,由Google于2004年提出,已成大数础据处理的基范式输入分片数为独给计节据被分割多个立的块,分配不同算点Map阶段节独数将转换为键对每个点立处理据块,输入中间值Shuffle阶段将键结汇节系统具有相同的中间果集到同一点Reduce阶段产终结数计合并中间值并生最果,完成据聚合算别规数场数MapReduce特适合批量处理大模据集的景,如日志分析、网页索引和据挖掘等Spark内存计算框架Spark核心优势计传为数Apache Spark是一个快速、通用的分布式算系统,其速度比统Hadoop MapReduce快10-100倍,已成大据处理的主流框架内计盘开销•基于存算,减少磁I/O执执•DAG行引擎优化作业行效率迟计数•延算机制提高据处理性能编语•丰富的API支持多种程言流计算技术FlinkFlink核心特性状态管理能力典型应用场景专为状态杂状态时领现Apache Flink是一个分布式流处理框架,无边界和有Flink提供强大的管理机制,适合构建复的有流Flink在多个实处理域展卓越性能数计迟应时监诈检测边界据流设,提供低延、高吞吐的流处理能力处理用•金融风控实交易控和欺数状态访问储状态传数时•流批一体统一处理有界和无界据流•本地高性能本地存的•物联网感器据流实分析语证数检状态现错时态调•精确一次义保据处理的准确性•查点机制定期保存快照,实容•实推荐动整用户个性化推荐时时计应状态杂识别•事件间处理支持基于事件实际发生间的算•保存点手动触发的完整用快照•复事件处理事件流中的模式数据仓库Hive数仓库础访问储Apache Hive是构建在Hadoop上的据基设施,提供SQL接口存在规数HDFS中的大模据SQL兼容性元数据管理过语数储结通HiveQL提供类SQL查询言,降提供完整的元据服务,存表数槛传数区杂数组低大据处理门,使统据分析构、分信息等,支持复的据员人可以直接利用SQL技能织和查询优化多引擎支持还为执除MapReduce外,可使用Tez、Spark等作行引擎,大幅提升查询性能应为数报场数Hive广泛用于日志分析、用户行分析、据挖掘和表生成等景,是企业构建据湖的重要工具图计算技术简介图数据模型特点图计专关络结数过节顶来杂关算门处理高度联的网构据,通点点和边表示复系顶产•点表示实体,如人、品、位置关购买•边表示实体间系,如朋友、、位置顶•属性附加在点和边上的信息关数库图数库杂关时势显相比系据,据在处理复联查询性能优著代表框架与应用GraphX1图计组结图数计Spark的算件,合处理和据并行算Pregel2开规图Google发的大模处理系统,采用BSP模型应用场景3络识图谱径规社交网分析、推荐系统、知、路划数据可视化技术数将杂数转换为观图过们数规趋势据可视化是复据直形表示的程,帮助人理解据中的律和Tableau EChartsPower BI数开库图软态商业智能可视化工具,拖拽式操作,支持多种百度源的JavaScript可视化,丰富的表微的商业分析工具,与Office生深度集成连据源接类型和交互特性数仅数还数隐进组内时术数有效的据可视化不能展示据,能揭示据中藏的洞察,支持决策制定并促织部沟通随着交互式和实可视化技的发展,据可视为数环节化正成大据分析不可或缺的第三章大数据处理平台与工具生态系统全景Hadoop数据流协调计算MapReduce资源管理YARN核心HDFS数据导入Sqoop生态与应用SparkSpark SQL结数组构化据处理件,支持SQL查询和DataFrame API,常用于交互式分析和ETL处理MLlib习库归应机器学,提供分类、回、聚类等算法,在电商推荐系统和用户画像构建中广泛用GraphX图计络检测场杂关数算引擎,用于社交网分析、网页排名和异常等景,处理复系据Streaming时监时满迟数流处理框架,支持实日志分析、控告警和实推荐,足低延据处理需求协挥势数储础则内Spark与Hadoop同使用可发各自优Hadoop提供可靠的据存和批处理基,而Spark提供高效的存计数算和丰富的据处理能力流处理实战Flink事件时间与窗口机制状态管理与容错势时关数产时状态错证应Flink的一大优是其事件间处理能力,它注据生的实际间而非系统接Flink提供强大的管理和容机制,保流处理用的可靠性时收间键状态键关状态控与特定相联的状态关状态时间语义算子与特定算子实例相联的检创现错查点定期建分布式快照,实容时时摄时时应状态级事件间、处理间和入间三种不同间概念保存点用程序的完整快照,用于版本升窗口类型话滚动窗口、滑动窗口、会窗口和全局窗口水位线机制乱时计处理序事件的特殊间戳,确保窗口算完整性大数据开发语言与环境Java ScalaPython数态开语开语结对数领语过大据生系统的主要发言,Spark的主要发言,合了面向据科学域流行言,通数编语简数Hadoop、Spark、Flink等框架的原生象和函式程范式,法洁,与PySpark、PyFlink等接口与大据框语开较习库态支持言,性能优秀但发效率低Java完全互操作架交互,丰富的机器学生开发工具与环境交互式开发环境协作与版本控制码档码协Jupyter Notebook支持代、文和可视化混合展示GitHub代托管与作平台,支持版本控制语记级码Apache Zeppelin多言支持的Web笔本,原生集成Spark GitLab企业代管理平台,支持CI/CD流程协术开环DataBricks基于云的作分析平台,优化Spark性能Docker容器化技,确保发境一致性大数据安全与隐私保护数据安全防护措施法规合规要求欧数规数数据加密GDPR盟通用据保护条例,范个人据处理络数网安全法中国据安全和个人信息保护法律传储数数规数数输加密TLS/SSL和存加密透明据加密据安全法范据处理活动,保障据安全权规访问控制个人信息保护法保护个人信息益,范个人信息处理访问础访问基于角色的控制RBAC和属性基控制ABAC数据脱敏术敏感信息屏蔽、假名化和令牌化技第四章大数据应用与未来趋势大数据在行业中的应用金融风控医疗健康智慧城市数术领应当数疗领疗数驱大据技在金融域的用已相成大据在医域推动精准医和健康管大据动城市治理和公共服务智能化升级熟,尤其在风险控制方面理变革时监级识别测规数时•实交易控毫秒异常交易行•基因序大模基因据分析助力疾•智能交通实路况分析与交通优化为环监测质环态病研究•境空气、水等境因素动诈检测习维诈诊断辅诊监测•欺基于机器学的多度欺•智能AI助医学影像分析提高识别断频监预准确率•公共安全视控与警系统评数时监测预测传趋规•信用分利用多源据构建更全面的•流行病学实与疾病播•城市划基于人口流动和服务需求的势规信用模型科学划钱识别杂钱络资议•反洗复的洗网和可疑•健康管理个性化健康建与慢病管理金流向人工智能与大数据融合数辅数为训练则数人工智能与大据相相成,大据AI提供素材,而AI提升大据分析能力数据基础数训练数习大据提供海量据,是AI模型有效学的前提模型训练习数习规机器学算法从据中自动学律和模式智能分析术数传AI技自动化提取据洞察,超越统分析方法智能应用数创应驾驶融合大据与AI的新用如自动、智能客服典型应用案例驾驶传时数进环自动处理感器实据流,行境感知和决策数训练智能客服基于大据的聊天机器人,提供个性化服务预测维产智能制造性护和生流程优化大数据未来趋势显性趋势技术融合架构演进治理与资产深层变革边缘计算与物联网融合多云与混合云架构数据治理与价值挖掘数将缘传迟带将战应锁数将为战资产数关随着物联网设备激增,据处理更多地在边完成,减少输延和企业采用更灵活的云略,避免供商定据被视略,据治理至重要宽需求数资产数录缘•云原生架构容器化、微服务化•据化据目与血管理缘•分布式AI AI能力下沉至边设备资源下载与学习平台推荐教材与课件培训资料开源资源质数术资训区维质习资高量的大据技教学源面向企业培的实用教程社护的优学料数术应载数础识训课开数课资•厦门大学林子雨《大据技原理与用(第3版)》PPT下•CSDN大据基知培件•GitHub源大据程源合集链链接https://dblab.xmu.edu.cn/post/bigdata3ppt接https://blog.csdn.net/aszhangwendi/article/details/143728962•包含Hadoop、Spark、Flink等主流框架教程数术讲验导侧应场码践项•包含完整的大据技体系解,配套实指•重实际用景,包含丰富案例•提供代示例和实目资关内顶级数议论数术时态术趋势除了上述源外,推荐注国外大据会和坛,如Strata DataConference、中国大据技大会等,及了解行业动和技结束语数仅术维战资大据不是一种技,更是一种思方式和略源数字时代核心竞争力持续学习成为领军人才数术这术数术习态过习数大据技正在重塑各行各业,掌握些技大据技发展迅速,需要保持学心,不希望通本教程的学,你能够深入掌握大将为组数时竞断识紧术术践断创为数成个人和织在字经济代的核心争更新知体系,跟技前沿据核心技,并在实中不新,成大领领军力据域的人才!谢习问欢讨感您的学!如有疑,迎交流探。
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