【实战讲解】数据血缘落地实施

【实战讲解】数据血缘落地实施‍在复杂的社会分工协作体系中，我们需要明确个人定位，才能更好的发挥价值，数据也是一样，于是，数据血缘应运而生。今天这篇文章会全方位的讲解数据血缘，并且给出具体的落地实施方案。感谢公司团队：蔡博士、李璐、群华、石峰、盛文的顶层设计、需求描述、技术支持、前端实现等。感谢857社区：幻星的亮点思路，赖志明和黎明星的审核，李俊与阿丞的思考与反馈。图：数据血缘实例一、数据血缘是什么数据血缘是在数据的加工、流转过程产生的数据与数据之间的关系。提供一种探查数据关系的手段，用于跟踪数据流经路径。二、数据血缘的组成1、数据节点数据血缘中的节点，可以理解为数据流转中的一个个实体，用于承载数据功能业务。例如数据库、数据表、数据字段都是数据节点；从广义上来说，与数据业务相关的实体都可以作为节点纳入血缘图中，例如指标、报表、业务系统等。按照血缘关系划分节点，主要有以下三类：流出节点->中间节点->流入节点流出节点：数据提供方，血缘关系的源端节点。中间节点：血缘关系中类型最多的节点，既承接流入数据，又对外流出数据。流入节点：血缘关系的终端节点，一般为应用层，例如可视化报表、仪表板或业务系统。2、节点属性当前节点的属性信息，例如表名，字段名，注释，说明等。3、流转路径数据流转路径通过表现数据流动方向、数据更新量级、数据更新频率三个维度的信息，标明了数据的流入流出信息：数据流动方向：通过箭头的方式表明数据流动方向数据更新量级：数据更新的量级越大，血缘线条越粗，说明数据的重要性越高。数据更新频率：数据更新的频率越高，血缘线条越短，变化越频繁，重要性越高。4、流转规则-属性流转规则体现了数据流转过程中发生的变化，属性则记录了当前路径对数据的操作内容，用户可通过流转路径查看该路径规则与属性，规则可以是直接映射关系，也可以是复杂的规则，例如：数据映射：不对数据做任何变动，直接抽取。数据清洗：表现数据流转过程中的筛选标准。例如要求数据不能为空值、符合特定格式等。数据转换：数据流转过程中，流出实体的数据需要进行特殊处理才能接入到数据需求方。数据调度：体现当前数据的调度依赖关系。数据应用：为报表与应用提供数据。三、我们为什么需要数据血缘1、日益庞大的数据开发导致表间关系混乱，管理成本与使用成本激增数据血缘产生最本质的需求。大数据开发作为数据汇集与数据服务提供方，庞大的数据与混乱的数据依赖导致管理成本与使用成本飙升。2、数据价值评估，数据质量难以推进表的优先级划分，计算资源的倾斜，表级数据质量监控，如何制定一个明确且科学的标准。3、什么表该删，什么表不能删，下架无依据业务库，数仓库，中间库，开发库，测试库等众多库表，是否存在数据冗余（一定存在）。以及存储资源如何释放？4、动了一张表，错了一堆表你改了一张表的字段，第二天醒来发现邮件里一堆任务异常告警。5、ETL任务异常时的归因分析、影响分析、恢复承接上个问题，如果存在任务异常或者ETL故障，我们如何定位异常原因，并且进行影响分析，以及下游受影响节点的快速恢复。6、调度依赖混乱数据依赖混乱必然会带来调度任务的依赖混乱，如何构建一个健壮的调度依赖。7、数据安全审计难以开展针对银行、保险、政府等对安全关注度较高的行业，数据安全-数据泄露-数据合规性需要重点关注。由于数据存在ETL链路操作，下游表的数据来源于上游表，所以需要基于数据全链路来进行安全审计，否则可能会出现下游数据安全等级较低，导致上游部分核心数据泄露。四、数据血缘可以做什么1、流程定位，追踪溯源通过可视化方式，将目标表的上下游依赖进行展示，一目了然。2、确定影响范围通过当前节点的下游节点数量以及类型可以确定其影响范围，可避免出现上游表的修改导致下游表的报错。3、评估数据价值、推动数据质量通过对所有表节点的下游节点进行汇总，排序，作为数据评估依据，可重点关注输出数量较多的数据节点，并添加数据质量监控。4、提供数据下架依据例如以下数据节点，无任何下游输出节点，且并无任何存档需求，则可以考虑将其下架删除。5、归因分析，快速恢复当某个任务出现问题时，通过查看血缘上游的节点，排查出造成问题的根因是什么。同时根据当前任务节点的下游节点进行任务的快速恢复。6、梳理调度依赖可以将血缘节点与调度节点绑定，通过血缘依赖进行ETL调度。7、数据安全审计数据本身具有权限与安全等级，下游数据的安全等级不应该低于上游的安全等级，否则会有权限泄露风险。可以基于血缘，通过扫描高安全等级节点的下游，查看下游节点是否与上游节点权限保持一致，来排除权限泄露、数据泄露等安全合规风险。五、数据血缘落地方案目前业内常见的落地数据血缘系统以及应用，主要有以下三种方式：1、采用开源系统：Atlas、Metacat、Datahub等采用开源系统最大的优点是投入成本较低，但是缺点主要包括

1、适配性较差，开源方案无法完全匹配公司现有痛点。2、二开成本高，需要根据开源版本进行定制化开发。2、厂商收费平台：亿信华辰，网易数帆等此类数据平台中会内置数据血缘管理系统，功能较为全面，使用方便。但是同样也有以下缺点：1、贵2、需要ALLIN平台，为保障数据血缘的使用，数据业务需要全部迁移到厂商平台中。3、自建通过图数据库、后端、前端自建数据血缘管理系统，此方案开发投入较大，但是有以下优点1、因地制宜，可根据核心痛点定制化开发元数据及数据血缘系统。2、技术积累，对于开发人员来说，从0-1开发数据血缘系统，可以更深刻的理解数据业务。3、平台解耦，独立于数据平台之外，数据血缘的开发不会对正常业务造成影响。接下来我们讲讲如何自建数据血缘系统六、如何构建数据血缘系统1、明确需求，确定边界在进行血缘系统构建之前，需要进行需求调研，明确血缘系统的主要功能，从而确定血缘系统的最细节点粒度，实体边界范围。例如节点粒度是否需要精确到字段级，或是表级。一般来说，表级粒度血缘可以解决75%左右的痛点需求，字段级血缘复杂度较表级血缘高出许多，如果部门人数较少，可以考虑只精确到表级粒度血缘。常见的实体节点包括：任务节点、库节点、表节点、字段节点、指标节点、报表节点、部门节点等。血缘系统可以扩展数据相关的实体节点，可以从不同的场景查看数据走向，例如表与指标，指标与报表的血缘关系。但是实体节点的范围需要明确，不可无限制的扩展下去。明确需求，确定节点粒度与范围之后，才可根据痛点问题给出准确的解决方案，不至于血缘系统越建越臃肿，提高ROI（投入产出比）。2、构建元数据管理系统目前市面上所有的血缘系统都需要依赖于元数据管理系统而存在。元数据作为血缘的基础，一是用于构建节点间的关联关系，二是用于填充节点的属性，三是血缘系统的应用需要基于元数据才能发挥出最大的价值。所以构建血缘系统的前提一定是有一个较全面的元数据。3、技术选型：图数据库目前业内通常采用图数据库进行血缘关系的存储。对于血缘关系这种层级较深，嵌套次数较多的应用场景，关系型数据库必须进行表连接的操作，表连接次数随着查询的深度增大而增多，会极大影响查询的响应速度。而在图数据库中，应用程序不必使用外键约束实现表间的相互引用，而是利用关系作为连接跳板进行查询，在查询关系时性能极佳，而且利用图的方式来表达血缘关系更为直接。下图为图数据库与关系型数据库在查询人脉时的逻辑对比：4、血缘关系录入：自动解析and手动登记自动解析：获取到元数据之后，首先可以根据元数据表中的SQL抽取语句，通过SQL解析器可自动化获取到当前表的来源表【SQL解析器推荐jsqlparse】，并进行血缘关系录入。手动登记：如果当前表无SQL抽取语句，数据来源为手动导入、代码写入、SparkRDD方式等无法通过自动化方式确定来源表的时候，我们需要对来源表进行手动登记，然后进行血缘关系的录入。5、血缘可视化血缘系统构建完成后，为了能够更好的体现血缘价值，量化产出，需要进行血缘可视化的开发，分为两步：（1）链路-属性展示：根据具体节点，通过点击操作，逐级展示血缘节点间的链路走向与涉及到的节点属性信息。（2）节点操作：基于可视化的血缘节点与当前节点附带的元数据属性，我们可以设想一些自动化操作例如：节点调度：直接基于血缘开启当前表节点的调度任务

属性修改：通过前端修改当前节点的元数据属性并保存6、血缘统计分析数据血缘构建完成后，我们可以做一些统计分析的操作，从不同层面查看数据的分布与使用情况，从而支撑业务更好更快更清晰。以我们团队举例，在工作过程中，我们需要以下血缘统计用于支撑数据业务，例如：数据节点下游节点数量排序，用于评估数据价值及其影响范围查询当前节点的所有上游节点，用于业务追踪溯源数据节点输出报表信息详情统计，用于报表的上架与更新查询孤岛节点，即无上下游节点的节点，用于数据删除的依据7、血缘驱动业务开展数据血缘构建完成，统计分析结果也有了，业务痛点也明确了，接下来我们即可利用数据血缘驱动业务更好更快开展。我们团队目前落地的血缘相关业务有以下几点：（1）影响范围告警：将血缘关系与调度任务打通，监测当前血缘节点的调度任务，如果当前节点调度出现异常，则对当前节点的所有下游节点进行告警。（2）异常原因探查：还是将血缘关系与调度任务打通，监测当前血缘节点的调度任务，如果当前节点调度出现异常，则会给出当前节点的直接上游节点，用于探查异常原因。（3）异常链路一键恢复：基于上一应用，异常原因定位并且修复完成之后，可以通过血缘系统，一键恢复当前数据节点的所有下游节点调度任务，真正实现一键操作。​（4）支撑数据下架：目前团队已经根据探查孤岛节点即无上下游节点的节点，累计归档数据表628张，节省了13%的存储空间。（5）数据质量监控：对当前血缘中所有节点输出的下游节点数量进行排序，可以精确的判断某张表的影响范围大小，从而可以根据此对高排序表进行数据质量的监控。（6）数据标准化监控：如果当前公司制定了基于库、表、字段的命名规范，我们可以通过探查血缘中的所有数据节点，并命名规范进行匹配，得到不符合规范的库、表、字段进行整改。当然了，此业务仅基于元数据也可实现，放在此处属于博主强行升华了。（7）数据安全审计：团队基于用户职级、部门、操作行为等权重对目前的库表进行了数据权限等级划分，权限等级越高，当前表的安全级别越高。团队基于血缘进行数据全链路的安全等级监测，如果发现下游节点安全等级低于上游节点，则会进行告警并提示整改。确保因为安全等级混乱导致数据泄露。八、血缘系统评价标准在推动数据血缘落地过程中，经常会有用户询问：血缘质量如何？覆盖场景是否全面？能否解决他们的痛点？做出来好用吗？于是我也在思考，市面上血缘系统方案那么多，我们自建系统的核心优势在哪里，血缘系统的优劣从哪些层次进行评价，于是我们团队量化出了以下三个技术指标：1、准确率定义：假设一个任务实际的输入和产出与血缘中该任务的上游和下游相符，既不缺失也不多余，则认为这个任务的血缘是准确的，血缘准确的任务占全量任务的比例即为血缘准确率。准确率是数据血缘中最核心的指标，例如影响范围告警，血缘的缺失有可能会造成重要任务没有被通知，造成线上事故。我们在实践中通过两种途径，尽早发现有问题的血缘节点：人工校验：通过构造测试用例来验证其他系统一样，血缘的准确性问题也可以通过构造用例来验证。实际操作时，我们会从线上运行的任务中采样出一部分，人工校验解析结果是否正确。用户反馈：全量血缘集合的准确性验证是个漫长的过程，但是具体到某个用户的某个业务场景，问题就简化多了。实际操作中，我们会与一些业务方深入的合作，一起校验血缘准确性，并修复问题。2、覆盖率定义：当有数据资产录入血缘系统时，则代表数据血缘覆盖了当前数据资产。被血缘覆盖到的数据资产占所有数据资产的比例即为血缘覆盖率。血缘覆盖率是比较粗粒度的指标。作为准确率的补充，用户通过覆盖率可以知道当前已经支持的数据资产类型和任务类型，以及每种覆盖的范围。在内部，我们定义覆盖率指标的目的有两个，一是我方比较关注的数据资产集合，二是寻找当前业务流程中尚未覆盖的数据资产集合，以便于后续血缘优化。当血缘覆盖率低时，血缘系统的应用范围