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数据湖ETL管线优化多组学整合教程

共计 30 章节

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数据湖概念与架构

数据湖定义 · 与传统数据仓库的区别 · 典型分层架构（Ingest/Stag…

数据湖概念架构

多组学数据概述

基因组 · 转录组 · 蛋白质组

多组学数据概述基因组

ETL基础与工具选型

ETL vs ELT · 批处理 vs 流处理 · 常用工具对比（Apache Spar…

ETL工具选型

多组学数据ETL管线设计原则

可复用性 · 容错性 · 可扩展性

ETL多组学数据

数据摄取层搭建

从公有库（TCGA/GEO/PRID… · 本地文件上传 · 实时流接入（Kafka）

数据摄取层搭建TCGA/GEO/PRI…

文件格式与序列化

Parquet/ORC/Avro的优… · HDFS与对象存储的选择 · 分区与桶表设计

文件格式序列化

基因组数据ETL

参考基因组索引 · BAM/SAM比对文件转换 · VCF变异调用结果的清洗与标准化

ETL基因组数据

转录组数据ETL

RNA-seq counts矩阵提取 · FPKM/TPM归一化 · 差异表达基因筛选的ETL脚本编写

ETL转录组数据

蛋白质组数据ETL

质谱数据（mzML/MGF）的解析 · 肽段谱图匹配（PSM）结果整理 · 定量值的归一化

ETL蛋白质组数据

代谢组数据ETL

LC-MS原始数据峰提取 · 极性模式的合并 · 缺失值填充与质控过滤

ETL代谢组数据

表观组数据ETL

ChIP-seq峰调用结果的合并（B… · 甲基化beta值矩阵的生成 · ATAC-seq片段统计

ETL表观组数据

多组学数据质量检查

QC指标（测序深度 · 比对率 · 缺失比例）

多组学数据质量检…QC

元数据管理

样品元数据（临床信息 · 批次 · 实验条件）的规范化

元数据管理样品元数据

数据湖分区策略

按项目/时间/数据类型分区 · 动态分区插入 · 避免小文件问题

数据湖分区策略按项目

Spark优化基础

RDD/DataFrame/Data… · shuffle调优 · 内存管理与序列化

Spark优化基础

ETL管线性能调优

并行度设置 · 数据倾斜处理 · 谓词下推

ETL管线性能调优

增量ETL与全量更新

CDC（Change Data Ca… · 增量合并策略（Upsert/Dele…

工作流编排工具

Airflow DAG设计 · 任务依赖与重试 · 传感器与BranchPythonOp…

工作流编排工具Airflow

数据湖中的多组学整合关键点

批次效应消除（ComBat/PCA） · 特征对齐 · 跨组学关联分析的基础数据表设计

数据湖多组学整合关键点

多组学标准化流程

使用AnVIL/Galaxy工作流标… · 确保数据格式统一（如Summariz…

多组学标准化流程AnVIL/Galaxy

数据湖SQL查询引擎

Apache Hive / Pres… · 列式存储加速

数据湖API与数据共享

RESTful API暴露聚合结果 · Parquet数据集权限控制（Ran…

存储分层（标准/低频/归档） · 计算Spot实例使用 · 冷热数据分离

成本优化存储分层

数据加密（静态/传输中） · 行级/列级权限控制 · 审计日志

安全性数据加密

CI/CD 集成ETL管线

使用Git + Jenkins/Gi… · 单元测试与集成测试

监控与告警

指标采集（处理时间/错误率/数据量） · Prometheus + Grafa… · 失败重试策略

癌症多组学数据库（如TCGA）的数据…

案例分析TCGA

微生物组-代谢组联合分析的ETL实战

案例分析ETL

LakeHouse架构（Delta… · 实时多组学 · AI辅助ETL

未来趋势LakeHouse

课程总结与最佳实践

常见陷阱 · 演进路线 · 推荐工具与参考资源

课程总结最佳实践