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          8000字,詳解數(shù)據(jù)建模的方法、模型、規(guī)范和工具!

          共 8692字,需瀏覽 18分鐘

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          2022-01-04 13:18




          由于在變化快速的商業(yè)世界里,業(yè)務(wù)形態(tài)多種多樣,為了能夠更有針對(duì)性的進(jìn)行數(shù)據(jù)建模,經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的摸索,業(yè)界逐步形成了數(shù)據(jù)建模的四部曲:業(yè)務(wù)建模->領(lǐng)域建模->邏輯建模->物理建模。

          簡(jiǎn)單講,就是明確具體業(yè)務(wù),抽象實(shí)體和關(guān)系,結(jié)合具體的建模方法,確定所有關(guān)鍵成分和屬性,最后建數(shù)據(jù)表進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和計(jì)算。

          目前數(shù)據(jù)建模的方法論有兩大陣營(yíng),一個(gè)是基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)理論設(shè)計(jì)出來的,比如基于3NF的范式建模。雖然目前也有不少非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)以及不少半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。但將半結(jié)構(gòu)化/非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),然后再利用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)處理仍然是一種通用的主流數(shù)據(jù)處理方案。

          另一個(gè)是基于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)之父Bill Inmon提出的維度建模理論,是從全企業(yè)的高度利用實(shí)體關(guān)系來對(duì)企業(yè)業(yè)務(wù)進(jìn)行描述。


          01 ?數(shù)據(jù)建模相關(guān)概念

          數(shù)據(jù)幾乎總是用于兩種目的:操作型記錄的保存和分析型決策的制定。簡(jiǎn)單來說,操作型系統(tǒng)保存數(shù)據(jù),分析型系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)。前者一般僅反映數(shù)據(jù)的最新狀態(tài),按單條記錄事務(wù)性來處理;其優(yōu)化的核心是更快地處理事務(wù)。后者往往是反映數(shù)據(jù)一段時(shí)間的狀態(tài)變化,按大批量方式處理數(shù)據(jù);其核心是高性能、多維度處理數(shù)據(jù)。
          通常我們將操作型系統(tǒng)簡(jiǎn)稱為OLTP(On-Line Transaction Processing)— 聯(lián)機(jī)事務(wù)處理,將分析型系統(tǒng)簡(jiǎn)稱為OLAP(On-Line Analytical Processing)— 聯(lián)機(jī)分析處理。
          針對(duì)這兩種不同的數(shù)據(jù)用途,如何組織數(shù)據(jù),更好地滿足數(shù)據(jù)使用需求。這里就涉及到數(shù)據(jù)建模問題。即設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)組織方式(模型),來滿足不同場(chǎng)景。在OLTP場(chǎng)景中,常用的是使用實(shí)體關(guān)系模型(ER)來存儲(chǔ),從而在事務(wù)處理中解決數(shù)據(jù)的冗余和一致性問題。
          在OLAP場(chǎng)景中,有多種建模方式有:ER模型、星型模型和多維模型。下面分別說明下:
          1、ER模型
          OLAP中的ER模型,與OLTP中的有所區(qū)別。其本質(zhì)差異是站在企業(yè)角度面向主題的抽象,而不是針對(duì)某個(gè)具體業(yè)務(wù)流程的實(shí)體對(duì)象關(guān)系的抽象。
          2、星型模型
          星型模型,是維度模型在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)上的一種實(shí)現(xiàn)。該模型表示每個(gè)業(yè)務(wù)過程包含事實(shí)表,事實(shí)表存儲(chǔ)事件的數(shù)值化度量,圍繞事實(shí)表的多個(gè)維度表,維度表包含事件發(fā)生時(shí)實(shí)際存在的文本環(huán)境。
          這種類似于星狀的結(jié)構(gòu)通常稱為"星型連接"。其重點(diǎn)關(guān)注用戶如何更快速地完成需求分析,同時(shí)具有較好的大規(guī)模復(fù)雜查詢的響應(yīng)性能。在星型模型基礎(chǔ)上,在復(fù)雜場(chǎng)景下還可以進(jìn)一步衍生出雪花模型。
          3、多維模型
          多維模型,是維度模型的另一種實(shí)現(xiàn)。當(dāng)數(shù)據(jù)被加載到OLAP多維數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí),對(duì)這些數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)的索引,采用了為維度數(shù)據(jù)涉及的格式和技術(shù)。性能聚集或預(yù)計(jì)算匯總表通常由多維數(shù)據(jù)庫(kù)引擎建立并管理。由于采用預(yù)計(jì)算、索引策略和其他優(yōu)化方法,多維數(shù)據(jù)庫(kù)可實(shí)現(xiàn)高性能查詢。

          02? 維度建模

          維度建模,是數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)大師Ralph Kimball提出的,是數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)工程領(lǐng)域最流行的數(shù)倉(cāng)建模經(jīng)典。

          維度建模以分析決策的需求出發(fā)構(gòu)建模型,構(gòu)建的數(shù)據(jù)模型為分析需求服務(wù),因此它重點(diǎn)解決用戶如何更快速完成分析需求,同時(shí)還有較好的大規(guī)模復(fù)雜查詢的響應(yīng)性能。

          它是面向分析的,為了提高查詢性能可以增加數(shù)據(jù)冗余,反規(guī)范化的設(shè)計(jì)技術(shù)。

          1、事實(shí)表
          事實(shí)表產(chǎn)生于業(yè)務(wù)過程,存儲(chǔ)了業(yè)務(wù)活動(dòng)或事件提煉出來的性能度量。從最低的粒度級(jí)別來看,事實(shí)表行對(duì)應(yīng)一個(gè)度量事件。
          事實(shí)表根據(jù)粒度的角色劃分不同,可分為事務(wù)事實(shí)表、周期快照事實(shí)表、累積快照事實(shí)表。

          事務(wù)事實(shí)表,用于承載事務(wù)數(shù)據(jù),通常粒度比較低,它是面向事務(wù)的,其粒度是每一行對(duì)應(yīng)一個(gè)事務(wù),它是最細(xì)粒度的事實(shí)表,例如產(chǎn)品交易事務(wù)事實(shí)、ATM交易事務(wù)事實(shí)。

          周期快照事實(shí)表,按照一定的時(shí)間周期間隔(每天,每月)來捕捉業(yè)務(wù)活動(dòng)的執(zhí)行情況,一旦裝入事實(shí)表就不會(huì)再去更新,它是事務(wù)事實(shí)表的補(bǔ)充。用來記錄有規(guī)律的、固定時(shí)間間隔的業(yè)務(wù)累計(jì)數(shù)據(jù),通常粒度比較高,例如賬戶月平均余額事實(shí)表。

          累積快照事實(shí)表,用來記錄具有時(shí)間跨度的業(yè)務(wù)處理過程的整個(gè)過程的信息,每個(gè)生命周期一行,通常這類事實(shí)表比較少見。
          注意:這里需要值得注意的是,在事實(shí)表的設(shè)計(jì)時(shí),一定要注意一個(gè)事實(shí)表只能有一個(gè)粒度,不能將不同粒度的事實(shí)建立在同一張事實(shí)表中。

          2、維度表? ?
          維度表,一致性維度,業(yè)務(wù)過程的發(fā)生或分析角度,我們主要關(guān)注下退化維度和緩慢變化維。

          退化維度(DegenerateDimension)
          在維度類型中,有一種重要的維度稱作為退化維度,亦維度退化一說。這種維度指的是直接把一些簡(jiǎn)單的維度放在事實(shí)表中。退化維度是維度建模領(lǐng)域中的一個(gè)非常重要的概念,它對(duì)理解維度建模有著非常重要的作用,退化維度一般在分析中可以用來做分組使用。

          緩慢變化維(Slowly Changing Dimensions)
          維度的屬性并不是始終不變的,它會(huì)隨著時(shí)間的流逝發(fā)生緩慢的變化,這種隨時(shí)間發(fā)生變化的維度我們一般稱之為緩慢變化維(SCD)。

          SCD常用的三種處理方式:

          ①?TYPE1?直接覆蓋原值

          ②?TYPE2?增加維度行
          在為維度成員增加新行時(shí),需為其分配新的主代理鍵。并且,至少需要在維度行再增加三列:有效日期、截止日期、行標(biāo)識(shí)。這個(gè)地方可聯(lián)想拉鏈表設(shè)計(jì)。

          ③?TYPE3?增加屬性列?

          ④ 混合方式
          可根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)場(chǎng)景,混合或選擇使用以上三種方式,以快速方便而又準(zhǔn)確的分析歷史變化情況。

          3、粒度
          用于確定某一事實(shí)表中的行表示什么,是業(yè)務(wù)最小活動(dòng)單元或不同維度組合,即業(yè)務(wù)細(xì)節(jié)程度。

          4、維度建模流程
          維度建模步驟:選擇業(yè)務(wù)過程->聲明粒度->確定維度->確定事實(shí)。旨在重點(diǎn)解決數(shù)據(jù)粒度、維度設(shè)計(jì)和事實(shí)表設(shè)計(jì)問題。


          聲明粒度,為業(yè)務(wù)最小活動(dòng)單元或不同維度組合。以共同粒度從多個(gè)組織業(yè)務(wù)過程合并度量的事實(shí)表稱為合并事實(shí)表,需要注意的是,來自多個(gè)業(yè)務(wù)過程的事實(shí)合并到合并事實(shí)表時(shí),它們必須具有同樣等級(jí)的粒度。

          由于在維度建模過程中,涉及到很多概念。下面通過一個(gè)場(chǎng)景來,來一一說明。例如:常見的電商下單環(huán)節(jié),每個(gè)用戶提交一筆訂單(僅限一個(gè)物品),就對(duì)應(yīng)于一條訂單記錄。
          【業(yè)務(wù)過程】:下訂單
          【粒度】:每筆訂單(拆分為單個(gè)物品)
          【維度】:地域、年齡、渠道等(可供分析的角度)
          【事實(shí)/度量】:訂單金額等(可用于分析的數(shù)據(jù))

          維度建模的步驟如下:
          (1)收集業(yè)務(wù)需求與數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)
          在開始維度建模工作之前,需要理解業(yè)務(wù)需求,以及作為底層源數(shù)據(jù)的實(shí)際情況。通過與業(yè)務(wù)方溝通交流、查看現(xiàn)有報(bào)表等來發(fā)現(xiàn)需求,用于理解他們的基于關(guān)鍵性能指標(biāo)、競(jìng)爭(zhēng)性商業(yè)問題、決策制定過程、支持分析需求的目標(biāo)。同時(shí),數(shù)據(jù)實(shí)際情況可通過與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)專家交流,了解訪問數(shù)據(jù)可行性等。

          (2)選擇業(yè)務(wù)過程
          業(yè)務(wù)過程是組織完成的操作型活動(dòng)。業(yè)務(wù)過程時(shí)間建立或獲取性能度量,并轉(zhuǎn)換為事實(shí)表中的事實(shí)。多數(shù)事實(shí)表關(guān)注某一業(yè)務(wù)過程的結(jié)果。過程的選擇非常重要的,因?yàn)檫^程定義了特定的設(shè)計(jì)目標(biāo)以及對(duì)粒度、維度、事實(shí)的定義。

          (4)聲明粒度
          聲明粒度是維度設(shè)計(jì)的重要步驟。粒度用于確定某一事實(shí)表中的行表示什么。在選擇維度或事實(shí)前必須聲明粒度,因?yàn)槊總€(gè)候選維度或事實(shí)必須與定義的粒度保持一致。在從給定的業(yè)務(wù)過程獲取數(shù)據(jù)時(shí),原子粒度是最低級(jí)別的粒度。強(qiáng)烈建議從關(guān)注原子級(jí)別粒度數(shù)據(jù)開始設(shè)計(jì),因?yàn)樵恿6葦?shù)據(jù)能夠承受無法預(yù)期的用戶查詢。

          (5)確認(rèn)維度(描述環(huán)境)
          維度提供圍繞某一業(yè)務(wù)過程事件所涉及的"誰、什么、何處、何時(shí)、為什么、如何"等背景。維度表包含分析應(yīng)用所需要的用于過濾及分類事實(shí)的描述性屬性。牢牢掌握事實(shí)表的粒度,就能夠?qū)⑺锌赡艽嬖诘木S度區(qū)分開來。

          (6)確認(rèn)事實(shí)(用于度量)
          事實(shí),涉及來自業(yè)務(wù)過程事件的度量,基本上都是以數(shù)據(jù)值表示。一個(gè)事實(shí)表行與按照事實(shí)表粒度描述的度量事件之間存在一對(duì)一關(guān)系,因此事實(shí)表對(duì)應(yīng)一個(gè)物理可觀察的事件。在事實(shí)表內(nèi),所有事實(shí)只允許與聲明的粒度保持一致。

          (7)部署方式 - 星型模型或多維模型
          選擇一種維度模型的落地方式。既可以選擇星型模型,部署在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)上,通過事實(shí)表及通過主外鍵關(guān)聯(lián)的維度表;也可以選擇多維模型,落地于多維數(shù)據(jù)庫(kù)中。


          03? 維度建模方法論

          數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)建模方法論可分為:維度建模、范式建模、Data Vault模型、Anchor模型。

          1、維度模型
          企業(yè)中最流行、也是最經(jīng)典的數(shù)倉(cāng)建模經(jīng)典,數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)大師Ralph Kimball的經(jīng)典著作《數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)工具箱 維度建模權(quán)威指南 第三版》一本書進(jìn)行了論述。從事數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)/ETL/BI的同學(xué),強(qiáng)烈建議買一本至少讀一遍。

          按數(shù)據(jù)組織類型劃分可分為星型模型、雪花模型、星座模型。
          (1)星型模型
          星型模型主要是維表和事實(shí)表,以事實(shí)表為中心,所有維度直接關(guān)聯(lián)在事實(shí)表上,呈星型分布。
          圖來源于Kimball《The Data Warehouse Toolkits -3rd Edition》

          (2)雪花模型
          雪花模型,在星型模型的基礎(chǔ)上,維度表上又關(guān)聯(lián)了其他維度表。這種模型維護(hù)成本高,性能方面也較差,所以一般不建議使用。尤其是基于hadoop體系構(gòu)建數(shù)倉(cāng),減少join就是減少shuffle,性能差距會(huì)很大。

          (3)星座模型
          星座模型,是對(duì)星型模型的擴(kuò)展延伸,多張事實(shí)表共享維度表。數(shù)倉(cāng)模型建設(shè)后期,大部分維度建模都是星座模型。

          2、范式模型
          即 實(shí)體關(guān)系(ER)模型,數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)之父Immon提出的,從全企業(yè)的高度設(shè)計(jì)一個(gè)3NF模型,用實(shí)體加關(guān)系描述的數(shù)據(jù)模型描述企業(yè)業(yè)務(wù)架構(gòu),在范式理論上符合3NF。此建模方法,對(duì)建模人員的能力要求非常高。

          3、Data Vault模型
          DataVault由Hub(關(guān)鍵核心業(yè)務(wù)實(shí)體)、Link(關(guān)系)、Satellite(實(shí)體屬性) 三部分組成 ,是Dan Linstedt發(fā)起創(chuàng)建的一種模型方法論,它是在ER關(guān)系模型上的衍生,同時(shí)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)也是為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的整合,并非為數(shù)據(jù)決策分析直接使用。

          4、Anchor模型
          高度可擴(kuò)展的模型,所有的擴(kuò)展只是添加而不是修改,因此它將模型規(guī)范到6NF,基本變成了K-V結(jié)構(gòu)模型。一般很少使用,本文不多做介紹。


          04? 建模規(guī)范

          以維度建模為理論基礎(chǔ),定義一系列術(shù)語來描述建模對(duì)象。下圖摘自于《阿里巴巴大數(shù)據(jù)實(shí)踐之路》。


          數(shù)據(jù)域
          指面向業(yè)務(wù)分析,將業(yè)務(wù)過程或者維度進(jìn)行抽象的集合。在劃分?jǐn)?shù)據(jù)域時(shí),既能涵蓋當(dāng)前所有的業(yè)務(wù)需求,又能在新業(yè)務(wù)進(jìn)入時(shí)無影響地被包含進(jìn)已有的數(shù)據(jù)域中和擴(kuò)展新的數(shù)據(jù)域。

          業(yè)務(wù)過程
          指企業(yè)的業(yè)務(wù)活動(dòng)事件,如下單、支付、退款都是業(yè)務(wù)過程。請(qǐng)注意,業(yè)務(wù)過程是一個(gè)不可拆分的行為事件,通俗地講,業(yè)務(wù)過程就是企業(yè)活動(dòng)中的事件。

          時(shí)間周期
          用來明確數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的時(shí)間范圍或者時(shí)間點(diǎn),如最近30天、自然周、截至當(dāng)日等。

          修飾類型
          是對(duì)修飾詞的一種抽象劃分,是從屬于某個(gè)業(yè)務(wù)域的。

          修飾詞
          指除了統(tǒng)計(jì)維度以外指標(biāo)的業(yè)務(wù)場(chǎng)景限定抽象。修飾詞隸屬于一種修飾類型。

          度量/原子指標(biāo)
          原子指標(biāo)和度量含義相同,基于某一業(yè)務(wù)事件行為下的度量,是業(yè)務(wù)定義中不可再拆分的指標(biāo),具有明確業(yè)務(wù)含義的名詞,如支付金額。

          維度
          維度是度量的環(huán)境,用來反映業(yè)務(wù)的一類屬性,這類屬性的集合構(gòu)成一個(gè)維度,也可以稱為實(shí)體對(duì)象。維度屬于一個(gè)數(shù)據(jù)域,如地理維度(其中包括國(guó)家、地區(qū)、省以及城市等級(jí)別的內(nèi)容)、時(shí)間維度(其中包括年、季、月、周、日等級(jí)別的內(nèi)容)。

          維度屬性
          維度屬性隸屬于一個(gè)維度,如地理維度里面的國(guó)家名稱、國(guó)家ID、省份名稱等都屬于維度屬性。

          派生指標(biāo)
          派生指標(biāo)=一個(gè)原子指標(biāo)+多個(gè)修飾詞(可選)+時(shí)間周期。可以理解為對(duì)原子指標(biāo)業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)范圍的圈定。

          數(shù)據(jù)層次的劃分:


          • ODS:Operational Data Store,操作數(shù)據(jù)層,在結(jié)構(gòu)上其與源系統(tǒng)的增量或者全量數(shù)據(jù)基本保持 一致。
            它相當(dāng)于一個(gè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備區(qū),同時(shí)又承擔(dān)著基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的記錄以及歷史變化。其主要作用是把基礎(chǔ)數(shù)據(jù)引入到MaxCompute。

          • CDM:Common Data Model,公共維度模型層,又細(xì)分為DWD和DWS。它的主要作用是完成數(shù)據(jù)加工與整合、建立一致性的維度、構(gòu)建可復(fù)用的面向分析和統(tǒng)計(jì)的明細(xì)事實(shí)表以及匯總公共粒度的指標(biāo)。?

          • DWD:Data Warehouse Detail,明細(xì)數(shù)據(jù)層。

          • DWS:Data Warehouse Summary,匯總數(shù)據(jù)層。

          • ADS:Application Data Service,應(yīng)用數(shù)據(jù)層。



          具體倉(cāng)庫(kù)的分層情況需要結(jié)合業(yè)務(wù)場(chǎng)景、數(shù)據(jù)場(chǎng)景、系統(tǒng)場(chǎng)景進(jìn)行綜合考慮。
          數(shù)據(jù)分類架構(gòu)




          該數(shù)據(jù)分類架構(gòu)在ODS層分為三部分:數(shù)據(jù)準(zhǔn)備區(qū)、離線數(shù)據(jù)和準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)。在進(jìn)入到CDM層后,由以下幾部分組成:?


          • 公共維度層:
            基于維度建模理念思想,建立整個(gè)企業(yè)的一致性維度。

          • 明細(xì)粒度事實(shí)層:
            以業(yè)務(wù)過程為建模驅(qū)動(dòng),基于每個(gè)具體業(yè)務(wù)過程的特點(diǎn),構(gòu)建最細(xì)粒度的明細(xì)層事實(shí)表。
            可以結(jié)合企業(yè)的數(shù)據(jù)使用特點(diǎn),將明細(xì)事實(shí)表的某些重要維度屬性字段做適當(dāng)?shù)娜哂啵磳挶砘幚怼?/span>

          • 公共匯總粒度事實(shí)層:
            以分析的主題對(duì)象為建模驅(qū)動(dòng),基于上層的應(yīng)用和產(chǎn)品的指標(biāo)需求,構(gòu)建公共粒度的匯總指標(biāo)事實(shí)表,以寬表化手段來物理化模型。



          數(shù)據(jù)處理流程架構(gòu)




          數(shù)據(jù)劃分及命名空間約定
          請(qǐng)根據(jù)業(yè)務(wù)劃分?jǐn)?shù)據(jù)并約定命名,建議針對(duì)業(yè)務(wù)名稱結(jié)合數(shù)據(jù)層次約定相關(guān)命名的英文縮寫,這樣可以給后續(xù)數(shù)據(jù)開發(fā)過程中,對(duì)項(xiàng)目空間、表、字段等命名做為重要參照。?


          • 按業(yè)務(wù)劃分:
            命名時(shí)按主要的業(yè)務(wù)劃分,以指導(dǎo)物理模型的劃分原則、命名原則及使用的ODS project。
            例如,按業(yè)務(wù)定義英文縮寫,阿里的“淘寶”英文縮寫可以定義為“tb”。

          • 按數(shù)據(jù)域劃分:
            命名時(shí)按照CDM層的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)域劃分,以便有效地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理,以及指導(dǎo)數(shù)據(jù)表的命名。
            例如,“交易”數(shù)據(jù)的英文縮寫可定義為“trd”。

          • 按業(yè)務(wù)過程劃分:
            當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)域由多個(gè)業(yè)務(wù)過程組成時(shí),命名時(shí)可以按業(yè)務(wù)流程劃分。
            業(yè)務(wù)過程是從數(shù)據(jù)分析角度看客觀存在的或者抽象的業(yè)務(wù)行為動(dòng)作。
            例如,交易數(shù)據(jù)域中的“退款”這個(gè)業(yè)務(wù)過程的英文縮寫可約定命名為“rfd_ent”。



          數(shù)據(jù)模型
          模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)事物的反映和抽象,能幫助我們更好地了解客觀世界。數(shù)據(jù)模型定義了數(shù)據(jù)之間關(guān)系和結(jié)構(gòu),使得我們可以有規(guī)律地獲取想要的數(shù)據(jù)。例如,在一個(gè)超市里,商品的布局都有特定的規(guī)范,商品擺放的位置是按照消費(fèi)者的購(gòu)買習(xí)慣以及人流走向進(jìn)行擺放的。

          數(shù)據(jù)模型的作用?
          數(shù)據(jù)模型是在業(yè)務(wù)需求分析之后,數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)工作開始時(shí)的第一步。良好的數(shù)據(jù)模型可以幫助我們更好地存儲(chǔ)數(shù)據(jù),更有效率地獲取數(shù)據(jù),保證數(shù)據(jù)間的一致性。

          模型設(shè)計(jì)的基本原則?



          (1)高內(nèi)聚和低耦合


          一個(gè)邏輯和物理模型由哪些記錄和字段組成,應(yīng)該遵循最基本的軟件設(shè)計(jì)方法論中的高內(nèi)聚和低耦合原則。主要從數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)特性和訪問特性兩個(gè)角度來考慮:將業(yè)務(wù)相近或者相關(guān)的數(shù)據(jù)、粒度相同數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)為一個(gè)邏輯或者物理模型;將高概率同時(shí)訪問的數(shù)據(jù)放一起,將低概率同時(shí)訪問的數(shù)據(jù)分開存儲(chǔ)。


          (2)核心模型與擴(kuò)展模型分離


          建立核心模型與擴(kuò)展模型體系,核心模型包括的字段支持常用核心的業(yè)務(wù),擴(kuò)展模型包括的字段支持個(gè)性化或是少量應(yīng)用的需要。在必須讓核心模型與擴(kuò)展模型做關(guān)聯(lián)時(shí),不能讓擴(kuò)展字段過度侵入核心模型,以免破壞了核心模型的架構(gòu)簡(jiǎn)潔性與可維護(hù)性。


          (3)公共處理邏輯下沉及單一


          底層公用的處理邏輯應(yīng)該在數(shù)據(jù)調(diào)度依賴的底層進(jìn)行封裝與實(shí)現(xiàn),不要讓公用的處理邏輯暴露給應(yīng)用層實(shí)現(xiàn),不要讓公共邏輯在多處同時(shí)存在。


          (4)成本與性能平衡


          適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)冗余可換取查詢和刷新性能,不宜過度冗余與數(shù)據(jù)復(fù)制。


          (5)數(shù)據(jù)可回滾


          處理邏輯不變,在不同時(shí)間多次運(yùn)行數(shù)據(jù)的結(jié)果需確定不變。


          (6)一致性


          相同的字段在不同表中的字段名必須相同。



          (7)命名清晰可理解


          表命名規(guī)范需清晰、一致,表命名需易于下游的理解和使用。

          (8)補(bǔ)充說明


          • 一個(gè)模型無法滿足所有的需求。
          • 需合理選擇數(shù)據(jù)模型的建模方式。
          • 通常,設(shè)計(jì)順序依次為:概念模型->邏輯模型->物理模型。



          維度表設(shè)計(jì)要點(diǎn):
          維度是維度建模的基礎(chǔ)和靈魂。在維度建模中,將度量稱為"事實(shí)",將環(huán)境描述為"維度",維度是用于分析事實(shí)所需要的多樣環(huán)境。維度所包含的表示維度的列,稱為維度屬性。維度屬性是查詢約束條件、分組和報(bào)表標(biāo)簽生成的基本來源,是數(shù)據(jù)易用性的關(guān)鍵。
          維度的作用一般是查詢約束、分類匯總以及排序等。維度的設(shè)計(jì)過程就是確定維度屬性的過程,如何生成維度屬性,以及所生成的維度屬性的優(yōu)劣,決定了維度使用的方便性,成為數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)易用性的關(guān)鍵。正如Kimball所說的,數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的能力直接與維度屬性的質(zhì)量和深度成正比。
          在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中,應(yīng)當(dāng)遵循下面一些原則:


          • 維度屬性盡量豐富,為數(shù)據(jù)使用打下基礎(chǔ)。
          • 給出詳實(shí)的、富有意義的文字描述。
          • 沉淀通用維度屬性,為建立一致性維度做好鋪墊。
          • 嚴(yán)格區(qū)分事實(shí)與維度,通過使用場(chǎng)景進(jìn)行區(qū)分。



          事實(shí)表設(shè)計(jì)要點(diǎn):
          事實(shí)表作為數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)維度建模的核心,緊緊圍繞著業(yè)務(wù)過程來設(shè)計(jì),通過獲取描述業(yè)務(wù)過程的度量來表達(dá)業(yè)務(wù)過程,包含了引用的維度和與業(yè)務(wù)過程有關(guān)的度量。在設(shè)計(jì)過程中,可以選擇不同類型的事實(shí)表,它們有各自的適用場(chǎng)景。


          在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中,應(yīng)當(dāng)遵循下面一些原則:


          • 選擇一種適合的事實(shí)表類型。
          • 事實(shí)盡可能完整,包含整個(gè)業(yè)務(wù)過程的全部事實(shí)。
          • 確保每一個(gè)事實(shí)度量都是一致性,反復(fù)計(jì)算都會(huì)得到相同的結(jié)果。盡量記錄一些“原子”事實(shí),而不是加工后的結(jié)果。
          • 可適當(dāng)做些”維度退化屬性”,提高事實(shí)表的查詢性能。
          • 為提高聚合性能,可適度做些上卷匯聚事實(shí)表。




          05? 建模工具

          1、PowerDesigner
          PowerDesigner是目前數(shù)據(jù)建模業(yè)界的領(lǐng)頭羊。功能包括:完整的集成模型,和面向包含IT為中心的、非IT為中心的差異化建模訴求。

          支持非常強(qiáng)大的元數(shù)據(jù)信息庫(kù)和各種不同格式的輸出。PowerDesigner擁有一個(gè)優(yōu)雅且人性化的界面,非常易懂的幫助文檔,快速幫助用戶解決專業(yè)問題。




          2、ER/Studio
          ER/Studio 是一個(gè)支持多平臺(tái)環(huán)境的直觀數(shù)據(jù)建模工具,并且本地集成了用于處理大數(shù)據(jù)平臺(tái),例如-MongoDB和Hadoop Hive。

          它能夠進(jìn)行正向和逆向工程,并且擁有“比較合并”功能,能夠輸出例如XML、PNG、JPEG等格式文檔。內(nèi)建自動(dòng)執(zhí)行任務(wù)功能支持當(dāng)前流行數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)。ER/Studio功能非常強(qiáng)大,擁有直觀的界面和很好的用戶支持特別易于馬上開始工作。




          3、Sparx Enterprise Architect
          Enterprise Architect是一個(gè)擁有豐富功能的數(shù)據(jù)建模工具。自詡是高性價(jià)比的明智之選。Enterprise Architect幫助企業(yè)用戶快速建立強(qiáng)大的可維護(hù)的系統(tǒng),而且很容易在共享項(xiàng)目中擴(kuò)展到大型的協(xié)作團(tuán)隊(duì)中去。

          Enterprise Architect 同樣有動(dòng)態(tài)運(yùn)行模擬模型的能力,用以驗(yàn)證模型和更加正確和深入的理解原來商業(yè)系統(tǒng)運(yùn)作的方式。




          4、CA ERwin
          ERwin 也是業(yè)界領(lǐng)先的數(shù)據(jù)建模解決方案,能夠?yàn)橛脩籼峁┮粋€(gè)簡(jiǎn)單而優(yōu)雅的界面同時(shí)處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)環(huán)境問題。Erwin的解決方案提提供敏捷模型,同時(shí)元數(shù)據(jù)可以放在普通的數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行處理,這樣就能夠保證數(shù)據(jù)的一致性和安全性。Erwin支持高度自定義的數(shù)據(jù)類型、APIs,允許自動(dòng)執(zhí)行宏語言等等。Erwin還建有一個(gè)很活躍的用戶討論社區(qū),使得用戶之間可以分享知識(shí)和各種經(jīng)驗(yàn)。




          5、IBM InfoSphere Data Architect
          InfoSphere 是一個(gè)很創(chuàng)新的、運(yùn)行在開源平臺(tái)-Eclipse上的數(shù)據(jù)建模工具。Infopshere主要聚焦于一下三個(gè)主要的特性:高效、簡(jiǎn)潔、高度集成。

          InfoSphere能夠幫助商業(yè)用戶建立邏輯、物理模型圖,并且之后能非常方便的在各種不同的應(yīng)用和系統(tǒng)中進(jìn)行使用。InfoSphere是一個(gè)端到端的解決方案,可以快速高效地用在建立、部署、更新數(shù)據(jù)模型。同時(shí)為非常簡(jiǎn)易的集成了IBM的其他相關(guān)產(chǎn)品。




          6、Visio?
          Visio?是Office?軟件系列中的負(fù)責(zé)繪制流程圖和示意圖的軟件,是一款便于IT和商務(wù)人員就復(fù)雜信息、系統(tǒng)和流程進(jìn)行可視化處理、分析和交流的軟件。同時(shí)它也可以用來數(shù)據(jù)庫(kù)建模。

          打開visio 2010,文件—>新建—>數(shù)據(jù)庫(kù)—>數(shù)據(jù)庫(kù)模型圖。建立數(shù)據(jù)庫(kù)模型圖之后,菜單欄多出一個(gè)菜單項(xiàng)"數(shù)據(jù)庫(kù)"。


          7、Excel Mapping
          通過我們最熟悉的Excel進(jìn)行維護(hù)數(shù)據(jù)模型、血緣關(guān)系和元數(shù)據(jù)管理,話不多說,直接上圖:



          06? 總結(jié)
          上述的這些方法都有自己的優(yōu)點(diǎn)和局限性,實(shí)際在創(chuàng)建數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)模型的時(shí)候,可以參考使用上述數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)不同的建模方法,在各個(gè)不同階段采用不同的方法,從而能夠保證整個(gè)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)建模的質(zhì)量。
          方法論僅僅停留在理論層面上,落地實(shí)現(xiàn)的才真正決定了數(shù)倉(cāng)設(shè)計(jì)的好壞,當(dāng)然再好的方法,只有在合適的階段使用,才有意義,才能發(fā)揮它最大的價(jià)值。

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