전통적 Data WareHouse(데이터 웨어하우스) 아키텍처 및 고찰

이번 포스팅에서는 전통적 데이터 웨어하우스 아키텍처 및 고찰을 해보고자 한다.

개인적인 생각으로는 이미 DW는 수십년 전에 기술적, 논리적인 발전이 정점에 올랐기 때문에 아키텍처라던지 데이터 설계면에서 새로운 이론이 나올 가능성은 적어보인다. 또한 클라우드라는 기술이 새로 나타나긴 했지만 큰 틀에 변화를 주기에는 기존의 구성이 너무 잘 되어있어 큰 틀에 영향을 주기에는 미미해보인다.

그래도 DW 자체만 보면 얼마 전 빅데이터의 유행과 더불어 갈 수록 커지는 데이터의 잠재력(AI, ML/DL)으로 인해 DW는 필수가 되어가고 있다.

전통적인 아키텍처를 설계하기 전 OLAP과 OLTP에 대해서 간단하게 짚고 넘어가도록 하자.

OLTP는 Online transaction processing의 약자로 실제 운영중인 환경이다. 실제 운영중이라 함은 SELECT, INSERT, DELETE, UPDATE 등의 트랜잭션이 계속해서 발생한다는 뜻이다. 과연 이렇게 트랜잭션이 몰리는 환경에서 전체 데이터에 대한 GROUP BY 쿼리를 수행할 수 있을까? 아마 불가능할 것이다.

OLAP는 Online Analytical Processing의 약자로 데이터 분석용 환경이다. 가령 "어떤 물품은 어느 요일에 어디서 누구에게 팔아야 매출이 오를 것이다"라는 가설을 세워보자. 그럼 의사결정권자는 분명히 "언제, 누가, 어디서, 무엇을 많이 주문했는가?"라는 질문을 떠올릴 것이다. 이러한 질문을 쿼리로 보면 ( GROUP BY 언제, 누가, 어디서, 무엇 )이 될 것이고 이러한 쿼리는 OLTP에서는 상상도 못할 무지막지한 쿼리가 될 것이기 때문에 별도의 환경, 즉 OLAP 환경이 필요한 것이라고 할 수 있다. 그리고 OLAP을 위해 DW가 필요하다.

DW 아키텍처

위의 그림은 전통적인 DW 아키텍처이다.
간단하게 도색했지만 대부분의 설계에서 큰 틀은 비슷하다.



먼저 운영계(기간계) 설명을 하면 여러 곳에 퍼져있는 데이터 소스들의 집합이라고 볼 수 있다. 이는 오라클, mssql, mysql, postgrel 등의 RDBMS로 되어있을 수도 있고, HADOOP 같은 파일 시스템으로 존재할 수도 있고, CSV/TXT 등의 파일형식, JSON/XML 등 웹 형식으로 존재할 수 있다. 다시 말하면 이 영역은 원천 데이터 소스 영역이다.



다음은 운영계 데이터를 DW영역으로 가져가기 위한 ETL 작업이다. ETL은 Extract, Transform, Load의 합성어이며 말 그대로 추출, 변형, 로드가 가능하지만 큰 의미에서는 소스에서 타겟으로 데이터를 옮기는 작업이라고 생각하면 쉽다. ETL을 위한 Tool이 따로 존재하며 Informatica, SSIS,  DataStage 등이 있다. 또한 오픈소스로는 하둡의 Sqoop이 존재한다.
추가로 ETL 용으로 사용할 수 있는 기술인 CDC(change data capture)라는 것도 있으며 소스 데이터베이스의 LOG를 읽어서 타겟에 동기화를 시켜주는게 있다. 이는 실시간 처리가 가능하다는 장점이 있지만 좋은 솔루션은 가격이 부담스럽다. 솔루션으로는 Oracle GoldenGate 등이 존재한다.



다음은 실제 DW영역이라고 할 수 있는 STG->ODS->DW->DM 영역이다.
STG는 임시 데이터 영역이며, ODS는 원천(소스)과 일치하는(가공안한) 데이터 영역, 그리고 DW는 ODS를 가공해서 만들어내는 데이터 영역, DM도 마찬가지로 ODS나 DW를 가공해서 만들어내는 데이터 영역이다. 사실 DW와 DM은 큰 구분이 없으며 DW가 모든 것을 수용하고 있다면 DM은 뒤에서 서비스용도로 사용하기 위해 미리 계산된, 즉 집계해놓은 데이터라고 생각하자.
이 부분은 일반적인 SMP 구조의 DB 보다는 MPP 구조의 DB가 좋은 성능을 발휘할 수 있다. 예를 들어서 PDW(Parallel Data Warehouse), Teradata, Greenplum 등이 존재하는데 MPP구조의 경우 SMP보다 성능, 확장성이 좋으며 노드(용량)를 추가할 때 마다 성능이 선형으로 증가되기 때문이다. (하둡의 데이터 노드와 비슷하다고 생각하면 좋겠다.)



마지막으로 BI 및 서비스 영역이다.
여기서는 DW에서 미리 집계해놓은 데이터를 바탕으로 화면에서 차트 및 그리드 형식으로  화면에 보여줄 수 있을 뿐만 아니라 DW에서 계산된 데이터를 바탕으로 고객에게 상품을 추천한다던지 등의 활용을 하는 영역이다.
BI 솔루션으로는 Power BI, Spotfire 등이 있으며 오픈소스나 highchart, highmap 등을 통해 직접 구현해도 충분히 좋은 그림을 만들어낼 수 있다.




여기까지가 전통적인 DW 아키텍처에 대해서 이야기를 적어봤다.
100% 그런 것만은 아니지만 정형 데이터(관계형 데이터) 기준으로 현재 DW를 구축했다고 볼 수 있다.

하지만 앞으로는 DataLake, 즉 데이터 호수의 개념으로 확장 될 것이다. DataLake라 함은 모든 데이터를 대상으로 하는 곳이며 DW보다 더 큰 의미이자, 빅데이터 웨어 하우스(?)라고 이해해도 좋을 것 같다.

또한 수년 전부터 데이터 저장을 하둡으로 하여 하둡으로 DW를 구축한 곳이 늘어나고 있다. 물론 하둡으로 RDBMS를 100% 대체하는 것은 불가능하지만 분명히 하둡의 특성상 RDBMS의 상호 보완재로는 적합해보인다. 또한 하둡+스파크 조합은 싸고 확장성이 좋다.

클라우드 역시 요즘 엄청난 기세로 뜨고 있지만 비용이 만만치않아서 도입하기가 어려운 단점이 있다. 하지만 뛰어난 성능을 자랑하고 only 클라우드가 아닌 On-premise와 함께 하이브리드로 구축할 수도 있다. 예를 들어 대용량 집계만 클라우드에서 하고 쿼리는 On-premise에서 하는 구조가 있겠다.


마무리 글
원래는 ROLAP, MOLAP, Fact/Dimension 개념에 대해서도 설명하려고 했는데 글이 너무 길어져서 다음 포스팅으로 넘기려고 한다.
개인적인 생각이지만 앞으로 데이터의 발생량 및 수집량, 중요도가 커지면 커질수록 DW, DataLake, Bigdata의 가치도 커질 것이고 각각의 고유한 영역이 허물어져 어느 순간 OverLap되어 하나의 덩어리(?)가 될 것 같다.
그때를 위해서 각각의 영역을 모두 경험하면 더 좋은 설계를 할 수 있지 않을까 생각해본다.