作为系列文章的第二篇，本文将首先来探讨应用层中的运营数据系统，因为运营数据几乎是所有互联网创业公司开始做数据的起点，也是早期数据服务的主要对象。本文将着重回顾下我们做了哪些工作、遇到过哪些问题、如何解决并实现了相应的功能。
早期数据服务
产品上线开始推广后不久，后台研发人员便会经常收到运营同事的私信：“能不能查一下有多少用户注册了，来自哪里?……..”。几次之后，大家便觉得这样的效率太低了：研发人员需要在繁忙的开发任务中抽时间来做数据查询、统计，而运营同事则需要等很久才能拿到数据。于是，大家开始协商更好的方法，最终达成一致：由运营同事提供所需的数据模板，后台研发人员根据模板将数据导入Excel文件，运营同事可根据自身需求自己分析统计。这便是早期的数据服务了，其组成结构如下图所示。
这样的做法简单明了，后台研发人员根据数据模板写一个Python脚本，从业务数据库中将数据捞出来，做些分析、整合后，将结果输出到一个Excel文件，然后发送邮件通知运营同事接收文件。然而，随着需求的增加和细化、数据量的增加，暴露的问题越来越多，这里先罗列出来，这些问题有的会在本文提出解决方案，有的则会在后面的文章中陆续提出解决方案。
- Worker越来越多，分布在多个地方，存在很多重复的劳动和代码，某个逻辑的修改需要改很多文件。
- 由于使用ORM来访问数据库，很多代码只考虑逻辑，没考虑到查询数据的效率问题，导致有些报告需要跑十几个小时才能出结果(在循环查询数据的性能问题及优化一文有讲解)。
- 中间计算结果流失，数据没有共享，每个Worker都要跑自己的逻辑去算一遍。
- Woker依靠crontab来控制触发，没有监管，经常由于脏数据导致中断，需要等到运营同事发现后报过来才知道。
运营数据Dashboard
随着业务的发展，以数据报表的形式来提供数据服务逐渐不能满足需求了。一方面，高层期望每天一早便能看到清晰的数据，搞清楚最近的运营效果和趋势;另一方面，虽然数据报表提供了详细的数据，但是还是需要手动去过滤、统计一下才有结果，所有想看数据的人都需要做一遍才行，而业务人员处理Excel的水平层次不齐。
于是，我们开始筹划Dashboard系统，以Web的形式提供数据可视化服务。可是，Dashboard要做成什么样子?由于产品经理和设计人员都忙于产品业务，所以只能自己考虑要做什么、怎么做。好在笔者之前用过百度统计，对那里面的一些统计服务比较清楚，结合公司的业务，形成了一些思路：
数据内容上，包含：核心指标数据和图表分析两部分。前者以曲线图为主，要能快速显示数量和趋势，比如注册日增量趋势图;后者使用各种图表来展现某个时间段内的分析结果，比如10月份的TOP10用户感兴趣品牌。
数据类型上，包含：C端核心指标、B端核心指标、核心分析和专题活动指标与分析。前两者是分别针对C端和B端的指标数据，核心分析是一些综合的分析，比如转化率分析，专题活动是针对一些特定的大型运营活动。
数据维度上，包含：时间维度、城市维度和B端品牌维度。时间是最基本最重要的维度，城市维度可以分析各个运营大区的状态，B端品牌维度主要是针对B端上的业务。
整理后便形成了下图所示的Mockup(简化版)，基本涵盖了上述的思路。虽然在美观上相对欠缺，但是毕竟是内部使用嘛，重要的数据显示要能准确、快速。
搞清楚了要做什么，接下来就是要将想法落地，考虑如何实现了。
整体架构
系统的整体架构如下图所示，主要基于这么几点考虑：
前后端分离。前端只负责加载图表、请求数据并显示，不做任何数据逻辑处理;后端负责产出数据，并提供REST API与前端交互。
离线与实时计算并存。为了提高数据获取的速度，曲线指标数据采用离线计算的方式，提供历史数据供前端展示;图表分析类数据采用实时计算的方式，其速度取决于所选时间段内的数据量，必要时进行缓存。
前端实现
Dashboard系统的前端并不复杂，前面也提到我们不会做太多样式上的工作，重点是数据的显示。那么，第一件事就是要寻找一款图表库。笔者这里选择的是百度ECharts，其提供了丰富的图表类型，可视化效果很棒，对移动端的支持很友好，重要的是有详细的示例和文档。事实证明ECharts确实很强大，很好的满足了我们的各种需求。
选好了图表库，接下来的问题是如何优雅的加载几十个图表，甚至更多。这就需要找到图表显示共性的地方(行为和属性)，进行抽象。通常，使用ECharts显示一个数据图表需要四步(官方文档)：第一步，引入ECharts的JS文件;第二步，声明一个DIV作为图表的容器;第三步，初始化一个echart实例，将其与DIV元素绑定，并初始化配置项;第四步，加载图表的数据并显示。可以发现，行为上主要分为初始化和更新数据两个，属性上主要是初始配置项和数据。
基于此，笔者使用“Pattern+Engine”的思想来实现前端数据加载。首先，在JS中使用JSON对每个图表进行配置，即写Pattern。例如，下面的配置便对应了一个图表，elementId是DIV的id，title是图表的标题，names是图表的曲线名称，url提供了获取数据的API，loader表示要加载的图表Engine。而一个页面的图表便由一组这样的配置项组成。
页面加载时，根据Pattern中的配置项生成相应的Loader Engine实例，用来初始化图表和更新数据。每个Loader对应一个ECharts图表类型，因为不同图表类型的初始化和加载数据的方法不同。程序类图如下所示。
后端实现
前面提到在早期的数据服务中，存在很多重复劳动和代码，因此在Dashboard系统的后端实现中，笔者开始考虑构建数据分析的公共库，这块占据了很大一部分工作量。底层公共库不针对任何特殊业务需求，主要负责三件事：第一，封装数据源连接方法;第二，封装时间序列的生成方法，产生以天、周、月为间隔的时间序列;第三，封装基础的数据查询、清洗、统计、分析方法，形成格式化的数据，这部分是最重要的。
完成了底层公共库的构建后，整个代码结构一下子就清爽了很多。在其基础上，开始构建上层的Analyzer。Analyzer用于完成具体的数据分析需求，每个Analyzer负责一个或多个数据指标的产出，每个曲线图/图表的数据由一个Analyzer来负责。离线计算与实时计算，则是分别在Schedule和Web请求的触发下，调用对应的Analyzer来完成数据产出。因此，整个后台系统分为三层来实现，如下图所示。
最后谈一谈离线数据的问题。目前离线计算是由Schedule来触发，每日零点计算前一日的数据，数据按照“每个指标在不同维度上每天一个数据点”的原则来生成，由上述的Analyzer来负责产出格式化的数据，存入MongoDB中。由于查询规则简单，只需建立一个组合索引就可以解决效率问题了。目前数据量在500W左右，暂时没有出现性能问题，后期可以考虑将部分历史数据迁移，当然这是后话。
数据报表
Dashboard上线后，我们开始考虑将早期的数据报表服务逐步停下来，减少维护的成本。而运营同事希望能继续保留部分报表，因为Dashboard虽然提供了很多数据指标和分析，但是有些工作需要更精细的数据信息来做，比如给带来微信注册的校园代理结算工资、对新注册用户电话回访等等。经过一番梳理和协商，最终保留了六个数据报表。另一方面，B端的商家期望能在后台导出自己的相关数据。综合两方面需求，笔者构建了新的数据报表系统。
新的数据报表系统，按照流程来划分为三部分：触发、执行与通知。内部数据报表依旧由Schedule触发，启动相应的Worker进程来执行;而提供给外部的报表由Web前端通过REST API来触发，将相应的任务加入Celery任务队列中执行。执行体由一组Exporter来完成，Exporter负责获取数据、生成适合写入Excel的数据格式、写Excel文件，数据获取部分依赖前面所述的底层公共库。最后，统一发送邮件通知。
考虑到早期数据服务中经常遇到异常导致生成报表失败的问题，笔者在新的数据报表系统中做了两点与异常相关的处理：
使用Airflow对Schedule触发的任务进行监控(后续文章会有详细介绍)，手动触发的任务则由Celery进行监控，遇到异常便发送邮件通知到开发人员。
如果一个Excel数据文件由多个Sheet组成，当某个Sheet出现异常时，通常由两种处理方法：一是丢弃整个文件，二是保留其他Sheet信息继续生成Excel文件。这里，内部报告使用了第二种处理方法，外部报告相对严谨，使用了第一种。
以上便是笔者所在公司的运营数据系统的发展历程和现状，目前Dashboard与数据报表两个系统已经趋于稳定，基本提供了90%以上的运营数据服务。当然，随着数据量的增长、业务需求的发展，一定会面临更多新的挑战。
本文作者：Mr-Bruce
来源：51CTO
