ما هو خط أنابيب ETL؟ دليل شامل

ما هو خط أنابيب ETL؟

خط أنابيب ETL هو نوع من خط أنابيب البيانات يتضمن ETL عملية نقل البيانات. وهي في جوهرها عبارة عن مجموعة من العمليات والأدوات التي تمكن الشركات من استخراج البيانات الأولية من أنظمة مصادر متعددة، وتحويلها لتناسب احتياجاتها، وتحميلها إلى نظام وجهة لمختلف المبادرات القائمة على البيانات. النظام المستهدف هو في الغالب إما قاعدة بيانات أو أ مستودع البيانات، أو بحيرة البيانات.

تعتبر خطوط أنابيب ETL ضرورية للصيانة جودة البيانات أثناء تكامل البيانات وفي نهاية المطاف، تمكين المؤسسات من اتخاذ قرارات مستنيرة بناءً على مجموعة بيانات موحدة ومنظمة بشكل جيد.

مثال على خط أنابيب ETL

تدور خطوط أنابيب ETL حول تحويل البيانات لتلبية متطلبات النظام المستهدف. على سبيل المثال، يمكن أن يحتوي موقع الويب الخاص بك على بيانات منتشرة عبر قواعد بيانات مختلفة، بما في ذلك معلومات العميل وتفاصيل الطلب ومعلومات المنتج. للتأكد من أن البيانات متوافقة مع الوجهة، ستحتاج إلى تحويل البيانات - عادةً باستخدام أدوات ETL.

عادة ما يتضمن التحول تنظيف البياناتوإثرائها لسياق إضافي وإزالة التكرارات وما إلى ذلك. بمجرد أن تصبح بياناتك بالتنسيق المطلوب، فإنها تتحرك على طول خط أنابيب ETL ويتم تحميلها في الجداول الوجهة. تسمح لك بيانات موقع الويب المركزية هذه ذات التنسيق المتسق بإجراء تحليل دقيق للبيانات واتخاذ قرارات أفضل وأكثر استنارة.

 

 

ETL مقابل خط أنابيب ELT

اي تي ال و ELT (استخراج، تحميل، تحويل) تتشابه خطوط الأنابيب في السياق الذي يتضمن استخراج البيانات وتحويلها وتحميلها. ومع ذلك، فإن الاختلاف الأساسي بين خط أنابيب ELT وETL هو تسلسل خطوات التحويل والتحميل. الاختيار بين ETL مقابل ELT يعتمد على عوامل مثل حجم البيانات وبنيتها وإمكانيات أنظمة التخزين والمعالجة المستهدفة.

يستخرج خط أنابيب ETL البيانات من مصادر مختلفة ثم يخزنها في منطقة مرحلية حيث يمكنك تطبيق تحويلات معقدة. بمجرد تحويل البيانات، يمكن نقلها من منطقة التدريج إلى قاعدة بيانات مستهدفة أو مستودع البيانات. استخدم مسار ETL عندما تحتاج إلى تنقية البيانات أو إثرائها أو تجميعها قبل أن تصل إلى مساحة تخزينها النهائية، مما يضمن أن البيانات الموجودة في الوجهة قد تم تنقيحها بالفعل وجاهزة للتحليل. غالبًا ما يتم تفضيل خطوط أنابيب ETL عند التعامل مع البيانات المنظمة وعندما يتطلب النظام المستهدف تنسيقًا محددًا.

من ناحية أخرى، يتم توجيه خط أنابيب ELT نحو تحميل البيانات إلى النظام الوجهة في أسرع وقت ممكن. يتم بعد ذلك تحويل البيانات باستخدام إمكانيات المعالجة للنظام الوجهة عند الحاجة. يعد خط أنابيب ELT مناسبًا تمامًا لسيناريوهات البيانات الضخمة حيث يكون النظام المستهدف، مثل مستودع البيانات السحابية، قادر على التعامل مع التحولات واسعة النطاق بكفاءة. تعد خطوط أنابيب ELT أكثر مرونة في التعامل مع البيانات الأولية أو شبه المنظمة وتستفيد من القوة الحسابية لمستودعات البيانات الحديثة لإجراء تحويلات سريعة أثناء التحليل.

خط أنابيب ETL مقابل خط أنابيب البيانات

خطوط أنابيب ETL هي مجموعة فرعية من خطوط أنابيب البيانات. بينما ينقل كلا خطي الأنابيب البيانات من المصدر إلى الأنظمة المستهدفة، فإن ما يفصل خط أنابيب ETL عن خط أنابيب البيانات هو أن خط أنابيب البيانات لا يتضمن دائمًا تحويل البيانات. في الواقع، يمكنك القول أن خط أنابيب ETL هو نوع من خط أنابيب البيانات الذي يتضمن استخراج البياناتوالتحويل والتحميل كعمليات أساسية.

الجدول أدناه يلخص خط أنابيب ETL مقابل خط أنابيب البيانات:

 

فوائد خطوط أنابيب ETL

تعمل خطوط أنابيب ETL على تسهيل الوصول إلى البيانات، خاصة عند إنشائها وصيانتها عبر أدوات خطوط الأنابيب ETL. تساهم الفوائد التالية معًا في تحسين عملية صنع القرار:

البيانات المتكاملة

توجد بياناتك بتنسيقات مختلفة عبر قواعد البيانات وجداول البيانات والتخزين السحابي. إحدى المزايا المهمة لخطوط أنابيب ETL هي أنها تسد الفجوة بين خطوط الأنابيب المختلفة مستودعات البيانات. تقوم خطوط أنابيب البيانات هذه باستخراج البيانات ذات الصلة، وتحويلها إلى بنية متسقة، وتحميلها إلى وجهة حيث يمكن دمجها بسلاسة مع مجموعات البيانات الموجودة. في جوهر الأمر، تتعطل خطوط أنابيب ETL صوامع البيانات ويؤدي إلى رؤية موحدة للبيانات على مستوى الشركة، سواء في قواعد البيانات العلائقية التقليدية أو المنتشرة عبر الأنظمة الأساسية المستندة إلى السحابة.

جودة البيانات المحسنة

يمكن استخدام خطوط أنابيب ETL لتحديد وتصحيح التناقضات في بياناتك. يرمز الحرف "T" في خطوط أنابيب ETL إلى التحول، وهذه الخطوة تسهل الأمر إدارة جودة البيانات. من خلال قواعد وخوارزميات محددة مسبقًا، تعالج مرحلة التحويل مشكلات مثل القيم المفقودة والإدخالات المكررة وعدم تناسق التنسيق. لا يؤدي التحول إلى تنقية البيانات فحسب، بل يثريها ويوحدها أيضًا، مما يضمن التوحيد الذي يعد ضروريًا للتحليلات القوية واتخاذ القرارات.

عالية التوافق

مع تطور أعمالك، تتطور أيضًا احتياجاتك من البيانات. تم تصميم خطوط أنابيب ETL ببنية معيارية وقابلة للتطوير تمكنك من دمج مصادر بيانات جديدة. تضمن هذه القدرة على التكيف أن يظل إطار عمل ETL متوافقًا مع التقنيات الناشئة وتنسيقات البيانات المتنوعة. علاوة على ذلك، تسمح الطبيعة التحويلية لخطوط أنابيب ETL بتعديل تنسيقات البيانات وهياكلها لتلبية الاحتياجات التحليلية المتطورة. على سبيل المثال، تستمر خطوط أنابيب ETL في دمج أنظمة تخزين البيانات الأحدث، مثل مستودعات البيانات، لتوحيد البيانات.

التدقيق المطلوب

تساهم الشفافية وإمكانية التتبع المتأصلة في خطوط أنابيب ETL بشكل كبير في الامتثال التنظيمي. غالبًا ما تتضمن خطوط الأنابيب هذه ميزات تسمح لك بتتبع دورة حياة البيانات بالكامل ومراجعتها وتوفير سجل شامل لنسب البيانات. إن نسب البيانات لا يقدر بثمن في عمليات التدقيق التنظيمية، حيث يُطلب من المؤسسات إثبات سلامة وأمن عمليات البيانات الخاصة بها.

أتمتة

تعمل خطوط أنابيب ETL الآلية كاستراتيجية قوية لتقليل مخاطر الأخطاء البشرية، خاصة وأن المعالجة اليدوية للبيانات تكون عرضة بطبيعتها لعدم الاتساق بسبب عمليات المراقبة وعدم الدقة. كما تتيح لك أتمتة المهام المتكررة والمستهلكة للوقت، مثل استخراج البيانات وتحويلها، تبسيط سير العمل وتخصيص الموارد بشكل أكثر استراتيجية. فهو يعمل على تسريع وتيرة معالجة البيانات مع تقليل تكاليف التشغيل المرتبطة بالعمل اليدوي.

حالات استخدام خطوط أنابيب ETL

تخزين البيانات: يعد تحميل البيانات من أنظمة تشغيل متعددة إلى مستودع بيانات مركزي حالة استخدام كلاسيكية لخط أنابيب ETL. يمكّنك من إعداد البيانات واستهلاكها للتحليلات وإعداد التقارير.

ترحيل البيانات: تسهل خطوط أنابيب ETL ترحيل البيانات من نظام مصدر إلى آخر حيث يتم تخزينها مؤقتًا لمزيد من المعالجة أو الوجهة النهائية للاستهلاك.

تكامل البيانات: تستخدم الشركات في كثير من الأحيان خطوط أنابيب ETL لدمج البيانات على مستوى الشركة وبناء شبكة مصدر واحد للحقيقة (SSOT).

ذكاء الأعمال: ويتضمن الاستفادة من خطوط أنابيب ETL لذكاء الأعمال (BI) من خلال ربطها مباشرةً بأدوات ذكاء الأعمال، مثل Power BI، وإنشاء رؤى.

تحديث النظام القديم: في هذا السيناريو، تلعب خطوط أنابيب ETL دورًا حاسمًا في تبسيط عملية النقل. إنها تسمح للمؤسسات بدمج الأنظمة الحديثة في التكنولوجيا ومجموعة البيانات الخاصة بها دون فقدان البيانات التاريخية القيمة.

كيفية بناء خط أنابيب ETL

هناك طريقتان لإنشاء خط أنابيب ETL — يمكنك إما كتابة التعليمات البرمجية باستخدام لغات مثل بايثون أو استخدام مخصص أداة ETL، مثل Astera. يعتمد الاختيار بين كتابة تعليمات برمجية مخصصة واستخدام أداة خطوط أنابيب ETL على عوامل مختلفة، مثل مدى تعقيد خطوط أنابيب ETL الخاصة بك، وحجم بياناتك، والمرونة المطلوبة، ومجموعة المهارات التي يتمتع بها فريقك.

بناء خط أنابيب ETL باستخدام بايثون

باستخدام بايثون لبناء خطوط أنابيب ETL يوفر المرونة والتخصيص. يسمح لك بتخصيص العملية وفقًا لاحتياجاتك المحددة. لذلك، هذه الطريقة مناسبة عندما يكون لديك متطلبات فريدة أو عندما تتعامل بانتظام مع تحويلات البيانات المعقدة. فيما يلي عرض رفيع المستوى لعملية بناء خط أنابيب ETL باستخدام بايثون:

1. تحديد المتطلبات: حدد مصادر البيانات التي تحتاج إلى استخراج البيانات منها، ومنطق التحويل المطلوب لجعلها متسقة، والوجهة التي سيتم تخزين البيانات المعالجة فيها.
2. تثبيت المكتبات اللازمة: تأكد من تثبيت مكتبات Python المطلوبة، مثل الباندا لمعالجة البيانات وتحويلها، وأي موصلات لقاعدة البيانات إذا لزم الأمر.
3. استخراج البيانات: كتابة التعليمات البرمجية لاستخراج البيانات من مصادر البيانات مثل قواعد البيانات وواجهات برمجة التطبيقات وتنسيقات الملفات وما إلى ذلك.
4. تحويل البيانات: تطبيق التحولات اللازمة على البيانات المستخرجة. استخدم Pandas أو المكتبات الأخرى لتنظيف البيانات وتصفيتها ومعالجتها كما هو مطلوب.
5. تحميل البيانات: اكتب رمزًا لتحميل البيانات المحولة إلى النظام الوجهة.
6. الجدولة والأتمتة: قم بتنفيذ الجدولة لأتمتة خطوط أنابيب ETL الخاصة بك. يمكنك استخدام أدوات مثل Apache Airflow أو إنشاء آلية الجدولة الخاصة بك باستخدام بايثون كرون وظائف.
7. تسجيل الدخول والرقابة: قم بتنفيذ التسجيل لتتبع سلامة خط الأنابيب لديك وتصحيح أخطائها ومراقبتها.
8. معالجة الأخطاء: تأكد من تضمين آليات معالجة الأخطاء للتعامل مع المشكلات أثناء الاستخراج أو التحويل أو التحميل. تحمي هذه الآليات خطوط الأنابيب الخاصة بك وتسمح لها بالتعافي من حالات الفشل.
9. الاختبار: اختبر خط أنابيب ETL الخاص بك بدقة مع سيناريوهات مختلفة وحالات حافة لضمان موثوقيتها.
10. وثائق: قم بتوثيق مسار ETL الخاص بك، بما في ذلك التفاصيل حول مصادر البيانات ومنطق التحويل والوجهة. التوثيق يجعل من السهل على الآخرين فهم المسار والحفاظ عليه.

الجانب السلبي لهذه الطريقة اليدوية هو أنها تتطلب المزيد من جهد التطوير والوقت. إن كتابة كود Python المخصص لخطوط أنابيب ETL تعني أنه يتعين عليك التعامل مع جميع جوانب العملية، بما في ذلك استخراج البيانات وتحويلها وتحميلها، بالإضافة إلى معالجة الأخطاء ومراقبتها. على عكس أدوات خطوط أنابيب ETL المخصصة ذات الواجهات الرسومية، قد لا يكون رمز Python المخصص سهل الاستخدام للمستخدمين غير التقنيين المشاركين في تصميم سير عمل ETL أو مراقبته.

بناء خط أنابيب ETL عبر أدوات خط أنابيب ETL بدون كود

تأتي أدوات خطوط أنابيب ETL المخصصة مع واجهات رسومية وموصلات وتحويلات مبنية مسبقًا، مما يجعل من السهل تصميم وإدارة سير عمل ETL دون الحاجة إلى برمجة. بمجرد اتخاذ قرار بشأن الأداة، فإن الخطوة التالية هي إنشاء خط أنابيب ETL.

 

 

في حين أن الخطوات المحددة يمكن أن تختلف اعتمادًا على الأداة الفعلية، إلا أن العملية عالية المستوى تظل كما هي:

1. الاتصال بمصادر البيانات: قم بسحب الموصلات وإسقاطها في تدفق البيانات والاتصال بمصادر البيانات التي تريد استخراج البيانات منها. يمكن أن تكون هذه قواعد بيانات أو واجهات برمجة التطبيقات (APIs) أو ملفات ثابتة أو أي مصدر آخر مدعوم.
2. استخراج البيانات: استخدم الواجهة الرسومية لأداة ETL لتصميم عملية الاستخراج. قم بتكوين الموصلات والإعدادات لسحب البيانات من المصادر المحددة.
3. تحويل البيانات: قم بتنفيذ تحويلات البيانات المضمنة في أداة خط أنابيب ETL. قد يتضمن ذلك تطبيق عوامل التصفية أو التجميعات أو التحويلات الأخرى لتنظيف و تحضير البيانات عن الوجهة.
4. الاتصال بالوجهة: تحديد وإنشاء الاتصال بالوجهة حيث سيتم تحميل البيانات المحولة. تتميز أدوات ETL بقدرات مثل الذكاء الاصطناعي التلقائي مخطط البيانات لجعل العملية سهلة.
5. تكوين عملية التحميل: استخدم أداة ETL لتكوين عملية التحميل. حدد كيفية كتابة البيانات المحولة إلى الوجهة، بما في ذلك أي اعتبارات تتعلق بالتنسيق أو المخطط. يمكنك أيضًا تكوين ما إذا كان سيتم تحميل البيانات على دفعات، بالإضافة إلى حجم الدُفعات.
6. الجدولة والأتمتة: قم بإعداد الجدولة لأتمتة تنفيذ خط الأنابيب الخاص بك. تحديد متى وكم مرة يجب تشغيل خط الأنابيب. يمكن تكوين خط أنابيب ETL ليعمل على فترات زمنية أو أحداث محددة، مثل عند استلام بريد إلكتروني أو تفريغ ملف في مجلد.
7. معالجة الخطأ والتسجيل: قم بتكوين آليات معالجة الأخطاء داخل أداة ETL. حدد كيفية تعامل الأداة مع الأخطاء أثناء الاستخراج أو التحويل أو التحميل. يمكنك أيضًا تنفيذ التسجيل لتتبع التنفيذ وتحديد المشكلات.
8. اختبار خط الأنابيب: قم باختبار خط أنابيب ETL بدقة باستخدام بيانات العينة للتأكد من أنه يعمل كما هو متوقع. تأكد من استخراج البيانات وتحويلها وتحميلها بدقة.
9. نشر: انشر خط أنابيب ETL في بيئة الإنتاج الخاصة بك. مراقبة أدائه وإجراء أي تعديلات ضرورية.

يمكن أن يكون استخدام أداة تلقائية مفيدًا عندما تحتاج إلى إعداد خطوط أنابيب ETL بسرعة، خاصة في السيناريوهات التي تكون فيها هناك حاجة إلى إشراك مستخدم غير تقني أو محترف أعمال في تصميم خط الأنابيب أو استخدامه أو صيانته أو مراقبته. بالإضافة إلى ذلك، تتطلب التعليمات البرمجية المخصصة صيانة مستمرة — ستحتاج إلى تحديث التعليمات البرمجية واختبارها في كل مرة تحدث فيها تغييرات في مصادر البيانات أو منطق التحويل أو تنسيقات الوجهة.

 

 

أفضل ممارسات خطوط أنابيب ETL

تعزيز النمطية: قم بتصميم مكونات معيارية وقابلة لإعادة الاستخدام في خط أنابيب ETL الخاص بك. إن تقسيم العملية إلى مكونات قابلة لإعادة الاستخدام، كل منها مسؤول عن مهمة محددة، يجعل النظام العام أكثر مرونة وأسهل في الإدارة. يعمل النهج المعياري على تبسيط التحديثات للمكونات الفردية دون التأثير على خط أنابيب ETL بأكمله، مما يعزز الاتساق عبر سير العمل.

تنفيذ التحميل المتزايد وCDC: إذا كنت لا تتعامل مع تدفق البيانات في الوقت الحقيقي، فكر في تنفيذ التحميل المتزايد و تغيير التقاط البيانات (CDC) لمعالجة البيانات التي تم تغييرها فقط. فهو يمكّنك من تقليل وقت المعالجة والاستخدام غير الضروري للموارد. تعتبر هذه التقنية فعالة بشكل خاص لمجموعات البيانات الكبيرة حيث لا تكون معالجة مجموعة البيانات بأكملها في كل عملية عملية.

تحسين الأداء: يمكنك استخدام العديد من الاستراتيجيات لتحسين أداء خطوط أنابيب ETL الخاصة بك. على سبيل المثال، فكر في تقسيم مهام معالجة البيانات وموازتها لتوزيع عبء العمل عبر موارد متعددة وتعزيز السرعة الإجمالية. الاستفادة من الفهرسة وهياكل البيانات المناسبة لتسريع عمليات استرجاع البيانات وتحويلها. بالإضافة إلى ذلك، يمكنك الاستفادة من آليات التخزين المؤقت لتخزين النتائج المتوسطة وإعادة استخدامها وتقليل العمليات الحسابية الزائدة عن الحاجة.

تنفيذ معالجة الأخطاء وتسجيلها: تمكين التحديد السريع للمشكلات وحلها أثناء معالجة البيانات من خلال معالجة الأخطاء. يوفر التسجيل الشامل رؤى حول سلوك التدفق، مما يسهل عمليات استكشاف الأخطاء وإصلاحها والتدقيق. يعزز هذا النهج الترادفي موثوقية وقابلية الصيانة لخطوط أنابيب ETL.

إدارة البيانات الوصفية: قم بتنظيم وتوثيق البيانات التعريفية حول مصادر البيانات والتحويلات والوجهات لتتبع التغييرات والتبعيات داخل مسار ETL الخاص بك. تعمل إدارة البيانات الوصفية على تعزيز إمكانية التتبع وتبسيط عملية فهم نسب البيانات. وهذا بدوره يسهل استكشاف المشكلات وإصلاحها وضمان جودة البيانات وتنفيذ التغييرات.