Έννοιες μοντελοποίησης δεδομένων για αρχάριους

Αναδημοσίευση από τον Πλάτωνα

Ακολουθούν: 0

Οι έννοιες της Μοντελοποίησης Δεδομένων υποστηρίζουν μια ολιστική εικόνα του τρόπου με τον οποίο τα δεδομένα κινούνται μέσα σε ένα σύστημα. Η μοντελοποίηση δεδομένων μπορεί να περιγραφεί ως η διαδικασία σχεδιασμού ενός συστήματος δεδομένων ή μέρους ενός συστήματος δεδομένων. Αυτά τα μοντέλα μπορούν να κυμαίνονται από συστήματα αποθήκευσης έως βάσεις δεδομένων έως ολόκληρη τη δομή δεδομένων του οργανισμού. Τα μοντέλα δεδομένων μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως σχεδιασμός για την εφαρμογή ενός νέου συστήματος ή ως υλικό αναφοράς για συστήματα που έχουν ήδη δημιουργηθεί.

Ένα «πλήρες» μοντέλο δεδομένων θα πρέπει να επικοινωνεί τους τύπους δεδομένων που χρησιμοποιούνται και αποθηκεύονται σε ένα σύστημα δεδομένων, τις μορφές που χρησιμοποιούνται, τις σχέσεις μεταξύ αρχείων δεδομένων και τους τρόπους ομαδοποίησης και οργάνωσης των δεδομένων.

Πολλές επιχειρήσεις αναπτύσσουν μοναδικά, μεμονωμένα μοντέλα δεδομένων (και τα μοναδικά, μεμονωμένα συστήματα δεδομένων που προκύπτουν) χτισμένα γύρω από τις συγκεκριμένες ανάγκες και απαιτήσεις του οργανισμού. Αυτά τα μοντέλα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την οπτικοποίηση της κίνησης δεδομένων μέσω του συστήματος. Ένα μοντέλο δεδομένων μπορεί να επιχειρήσει να καλύψει όλες τις πτυχές της ροής δεδομένων μέσω ενός οργανισμού ή συγκεκριμένες παραμέτρους, όπως η εμφάνιση μόνο δεδομένων πωλήσεων για ερευνητικούς σκοπούς.

Ένα καλά σχεδιασμένο μοντέλο δεδομένων θα εξηγήσει το επιχειρηματικούς κανόνες, καθώς και την ανάγκη για Κανονιστική Συμμόρφωση των δεδομένων.

Υπάρχουν τρεις φάσεις στη διαδικασία μοντελοποίησης δεδομένων: το εννοιολογικό μοντέλο, το λογικό μοντέλο και το φυσικό μοντέλο. Κάθε φάση, ή στάδιο ανάπτυξης του μοντέλου, εξυπηρετεί έναν συγκεκριμένο σκοπό. Επιπλέον, υπάρχουν αρκετοί «τύποι» μοντέλων.

Τα μοντέλα οπτικών δεδομένων είναι παρόμοια με τα σχεδιαγράμματα ενός αρχιτέκτονα και μπορούν να υποστηριχθούν με συνδεδεμένο κείμενο για να παρέχουν καθοδήγηση κατά την ανάπτυξη ή την τροποποίηση του συστήματος δεδομένων. Μπορείτε να βρείτε παραδείγματα μοντέλων οπτικών δεδομένων εδώ.

Τα οφέλη και οι προκλήσεις της μοντελοποίησης δεδομένων

Η ανάπτυξη ενός μοντέλου δεδομένων παρέχει έναν χάρτη και ένα εργαλείο επικοινωνίας για τη δημιουργία ή την τροποποίηση ενός συστήματος δεδομένων. Οι έννοιες της μοντελοποίησης δεδομένων κάνουν την κατασκευή ενός συστήματος δεδομένων πολύ, πολύ πιο εύκολη. Η νέα βάση δεδομένων ή/και το σύστημα δεδομένων θα πρέπει να υποστηρίζει καλές οργανωτικές επικοινωνίες. Θα πρέπει επίσης να υποστηρίζει έργα σε πραγματικό χρόνο, συμπεριλαμβανομένης της συλλογής δεδομένων για τα πρότυπα δαπανών, τα τιμολόγια και άλλες επιχειρηματικές διαδικασίες.

Η διαδικασία μοντελοποίησης δεδομένων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αναγνώριση Ζητήματα ποιότητας δεδομένων, συμπεριλαμβανομένων των διπλότυπων, περιττών και δεδομένων που λείπουν.

Μια δυσκολία στη δημιουργία ενός μοντέλου δεδομένων είναι η έλλειψη κατανόησης των συστημάτων δεδομένων – ένα πρόβλημα που συνήθως εξαλείφεται με την κατασκευή του μοντέλου. Ένα άλλο πρόβλημα είναι ότι μια μικρή αλλαγή σε έναν τομέα μπορεί να απαιτεί σημαντικές αλλαγές σε άλλους τομείς. Επιπλέον, μπορεί να είναι εύκολο να επικεντρωθείτε τόσο στη δομή του συστήματος δεδομένων ώστε να αγνοούνται τα δυνατά και τα αδύνατα σημεία των μεμονωμένων εφαρμογών.

Σημαντικές ερωτήσεις που πρέπει να κάνετε

Η ανάπτυξη ενός μοντέλου δεδομένων ξεκινά με τη συλλογή πληροφοριών σχετικά με τις ανάγκες, τις απαιτήσεις και τους στόχους του οργανισμού. Ένα μοντέλο μέρους του συστήματος θα απαιτήσει λιγότερες ερωτήσεις από την ανάπτυξη ενός μοντέλου για ένα εντελώς νέο σύστημα. Μερικές βασικές ερωτήσεις που πρέπει να κάνετε για ένα μοντέλο μέρους του συστήματος είναι:

Ποιος είναι ο σκοπός ή ο στόχος των αλλαγών;
Με ποιους τύπους δεδομένων λειτουργεί το σύστημα αυτήν τη στιγμή;
Τι δεδομένα χρειάζονται;
Ποια εργαλεία ή λογισμικό χρειάζονται για την επίτευξη του στόχου;
Είναι συμβατά τα εργαλεία ή το λογισμικό;

Ένα μοντέλο δεδομένων πρέπει να βασίζεται στις ανάγκες του οργανισμού και να αποτελεί σημαντικό παράγοντα για την ανάπτυξη ενός νέου μοντέλου ή την προσαρμογή ενός παλιού. Οι ερωτήσεις που τίθενται κατά το σχεδιασμό μιας βάσης δεδομένων, ή ενός εντελώς νέου συστήματος, απαιτούν συχνά πολύ πιο εκτενείς απαντήσεις. Είναι καλύτερο να ενσωματώσετε ένα πενταετές επιχειρηματικό σχέδιο όταν απαντάτε σε αυτές τις ερωτήσεις:

Ποιοι είναι οι στόχοι της επιχείρησης (έρευνα, πωλήσεις, ανάπτυξη εφαρμογών, λογιστικές υπηρεσίες); Αυτό θα καθορίσει τους καλύτερους τύπους λογισμικού για την υποστήριξη της επιχείρησης (NoSQL ή γραφικά για έρευνα, SQL για βασικές πωλήσεις ή λογιστική, πρόσβαση σε διάφορα cloud ή πολλές υπηρεσίες cloud για ανάπτυξη εφαρμογών).
Ποιοι τύποι λογισμικού είναι πιο κατάλληλοι και οικονομικά αποδοτικοί για τον οργανισμό;
Πόσα άτομα θα έχουν πρόσβαση στο σύστημα ταυτόχρονα;
Πόσα τμήματα υπάρχουν και πόσα άτομα υπάρχουν σε κάθε τμήμα;
Τα διαφορετικά τμήματα θα απαιτούν διαφορετικά είδη λογισμικού;
Υπάρχουν ασυνήθιστες ανάγκες που πρέπει να ληφθούν υπόψη;
Πόσα δεδομένα θα χρειαστεί να αποθηκευτούν;
Είναι ζήτημα επεκτασιμότητας;
Θα συνδεθεί η βάση δεδομένων εργαλεία επιχειρησιακής νοημοσύνης?
Χρειάζονται διαδικτυακά αναλυτικά ερωτήματα (OLAP), επεξεργασία συναλλαγών (OLTP) ή και τα δύο;
Θα ενσωματωθεί η βάση δεδομένων με την τρέχουσα στοίβα τεχνολογίας;
Θα χρειαστεί να αλλάξει η μορφή των δεδομένων;
Ποιες είναι οι προτιμώμενες γλώσσες προγραμματισμού σας;
Θα ενσωματωθεί με οποιοδήποτε λογισμικό μηχανικής εκμάθησης;

Οι τρεις φάσεις της μοντελοποίησης δεδομένων

Η μοντελοποίηση δεδομένων έγινε σημαντική κατά τη δεκαετία του 1960, όταν τα συστήματα πληροφοριών διαχείρισης έγιναν για πρώτη φορά δημοφιλή. (Πριν από τη δεκαετία του '60, η πραγματική αποθήκευση δεδομένων ήταν ελάχιστη. Οι υπολογιστές εκείνης της εποχής ήταν βασικά γιγάντιες αριθμομηχανές.)

Όσον αφορά τις έννοιες της Μοντελοποίησης Δεδομένων, ένα πλήρως ανεπτυγμένο μοντέλο δεδομένων συχνά χτίζεται σε τρεις φάσεις: το εννοιολογικό μοντέλο, το λογικό μοντέλο και το φυσικό μοντέλο. Αυτή η διαδικασία σχεδιασμού παρέχει μια σαφή κατανόηση του συστήματος δεδομένων και του τρόπου με τον οποίο τα δεδομένα ρέουν μέσω αυτού. Αυτή η διαδικασία δείχνει επίσης πώς λειτουργούν οι διαδικασίες αποθήκευσης και βοηθά στη διασφάλιση της αναπαράστασης όλων των αντικειμένων δεδομένων στο σύστημα. (Εάν τα δεδομένα είναι πληροφορίες που έχουν αποθηκευτεί ηλεκτρονικά, τότε ένα αντικείμενο δεδομένων είναι μια μεμονωμένη συλλογή πληροφοριών που αποθηκεύονται ηλεκτρονικά, όπως ένα αρχείο ή ένας πίνακας δεδομένων.)

Το εννοιολογικό μοντέλο δεδομένων Συνήθως χρησιμοποιείται για να περιγράψει τα πιο βασικά στοιχεία του συστήματος και τον τρόπο με τον οποίο τα δεδομένα κινούνται μέσα στο σύστημα. ο εννοιολογικό μοντέλο δεδομένων επικοινωνεί τον τρόπο με τον οποίο οι πληροφορίες μετακινούνται μέσω ενός τμήματος και στο επόμενο. Δείχνει ευρείες οντότητες (αναπαραστάσεις πραγμάτων που υπάρχουν στην πραγματικότητα) και τις σχέσεις τους (συσχετίσεις που υπάρχουν μεταξύ δύο ή περισσότερων οντοτήτων). Λεπτομερείς πληροφορίες γενικά παραλείπονται.

Το μοντέλο λογικών δεδομένων Εστιάζει συνήθως στη διάταξη και τη δομή των αντικειμένων δεδομένων μέσα στο μοντέλο και καθορίζει τις σχέσεις μεταξύ τους. Παρέχει επίσης τη βάση για την οικοδόμηση του φυσικού μοντέλου. ο λογικό μοντέλο δεδομένων προσθέτει χρήσιμες πληροφορίες στο εννοιολογικό μοντέλο.

Το μοντέλο φυσικών δεδομένων είναι ουσιαστικά ένα μοντέλο προ-εφαρμογής και είναι πολύ λεπτομερής και συχνά επικεντρώνεται στο σχεδιασμό της βάσης δεδομένων. Εμφανίζει τις απαραίτητες λεπτομέρειες για την ανάπτυξη της βάσης δεδομένων (αλλά μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την υλοποίηση ενός νέου τμήματος του συστήματος). Αυτή η ιδέα Μοντελοποίησης Δεδομένων καθιστά την οπτικοποίηση της δομής δεδομένων πολύ πιο εύκολη, επικοινωνώντας περιορισμούς βάσης δεδομένων, κλειδιά στηλών, ενεργοποιητές και άλλες δυνατότητες διαχείρισης δεδομένων. Αυτό το μοντέλο επικοινωνεί επίσης προφίλ πρόσβασης, εξουσιοδοτήσεις, πρωτεύοντα και ξένα κλειδιά κ.λπ.

Διαφορετικοί τύποι μοντέλων δεδομένων

Ακολουθούν ορισμένα παραδείγματα διαφορετικών τύπων μοντέλων δεδομένων.

Το ιεραρχικό μοντέλο είναι αρκετά παλιό και ήταν αρκετά δημοφιλές στις δεκαετίες του 1960 και του '70. Οργανώνει τα δεδομένα σε δομές που μοιάζουν με δέντρα. Σήμερα, χρησιμοποιείται κυρίως για την αποθήκευση συστημάτων αρχειοθέτησης και γεωγραφικών πληροφοριών. Στο ιεραρχικό μοντέλο, τα δεδομένα οργανώνονται σε σχέση ένα προς πολλά με τα αρχεία δεδομένων.

Το μοντέλο δικτύου είναι παρόμοιο με το ιεραρχικό μοντέλο και επιτρέπει τη δημιουργία διαφόρων σχέσεων με συνδεδεμένες εγγραφές. ο μοντέλο δικτύου επιτρέπει στους ανθρώπους να κατασκευάσουν το μοντέλο χρησιμοποιώντας σύνολα σχετικών εγγραφών. Κάθε εγγραφή σχετίζεται με πολλαπλά αρχεία και αντικείμενα δεδομένων, προωθώντας και παρουσιάζοντας πολύπλοκες σχέσεις.

Το μοντέλο σχέσης οντότητας είναι μια γραφική αναπαράσταση αρχείων δεδομένων και οντοτήτων και των σχέσεών τους. Προσπαθεί να δημιουργήσει σενάρια πραγματικού κόσμου. Ως μοντέλο συστήματος δεδομένων, το μοντέλο σχέσης οντότητας αναπτύσσει ένα σύνολο οντοτήτων, ένα σύνολο σχέσεων, ιδιότητες και περιορισμούς. Συχνά χρησιμοποιούνται στο σχεδιασμό σχεσιακών βάσεων δεδομένων.

Το μοντέλο δεδομένων γραφήματος απαιτεί τον καθορισμό ποιες οντότητες εντός του συνόλου δεδομένων σας θα πρέπει να χαρακτηρίζονται κόμβοι, ποιες θα πρέπει να χαρακτηρίζονται σύνδεσμοι και ποιες θα πρέπει να απορριφθούν. Το μοντέλο δεδομένων γραφήματος παρέχει μια διάταξη των οντοτήτων, των ιδιοτήτων και των σχέσεων των δεδομένων. Η διαδικασία είναι επαναλαμβανόμενη, βασίζεται σε δοκιμή και λάθος και μπορεί να είναι κουραστική, αλλά αξίζει να γίνει σωστά.

Το αντικειμενοστραφή μοντέλο βάσης δεδομένων εστιάζει σε αντικείμενα δεδομένων που σχετίζονται με μεθόδους και χαρακτηριστικά. Ενσωματώνει πίνακες αλλά δεν περιορίζεται απαραίτητα σε πίνακες. Τα δεδομένα και οι σχέσεις τους αποθηκεύονται μαζί ως μια ενιαία οντότητα (ένα αντικείμενο δεδομένων). Τα αντικείμενα δεδομένων αντιπροσωπεύουν οντότητες του πραγματικού κόσμου. ο αντικειμενοστραφή μοντέλο βάσης δεδομένων χειρίζεται μια ποικιλία μορφών και χρησιμοποιείται για έρευνα.

Το σχεσιακό μοντέλο, που συχνά αναφέρεται ως SQL, είναι επί του παρόντος το πιο δημοφιλές μοντέλο δεδομένων. Χρησιμοποιεί δισδιάστατους πίνακες για την αποθήκευση δεδομένων και την επικοινωνία σχέσεων. Όλα τα δεδομένα ενός συγκεκριμένου τύπου αποθηκεύονται σε σειρές ως μέρος ενός πίνακα. Οι πίνακες αντιπροσωπεύουν σχέσεις και η ένωσή τους καθορίζει τις σχέσεις μεταξύ των αποθηκευμένων δεδομένων. Το μοντέλο της σχεσιακής βάσης δεδομένων είναι ένα ώριμο μοντέλο που υποστηρίζεται από μια τεράστια ποσότητα λογισμικού για διάφορους σκοπούς.

Το μοντέλο δεδομένων NoSQL δεν χρησιμοποιεί γραμμές και στήλες και δεν χρησιμοποιεί πραγματικά κανένα είδος δομής συνόλου. Η ανάπτυξη και ο σχεδιασμός τους επικεντρώνονται συνήθως στη δημιουργία μοντέλων φυσικών δεδομένων. Η επεκτασιμότητα, με τις συγκεκριμένες ιδιορρυθμίες και τα προβλήματά της, αποτελεί σημαντική ανησυχία.

Ένα μοντέλο αντικειμενικής σχέσης βάσης δεδομένων συνδυάζει το αντικειμενοστραφή μοντέλο βάσης δεδομένων με το σχεσιακό μοντέλο βάσης δεδομένων. Αποθηκεύει αντικείμενα, κλάσεις, κληρονομικότητα κ.λπ., με τον ίδιο τρόπο όπως ένα αντικειμενοστραφή μοντέλο, αλλά υποστηρίζει επίσης δομές πινάκων όπως το μοντέλο σχεσιακής βάσης δεδομένων. Αυτός ο σχεδιασμός επιτρέπει στους σχεδιαστές να ενσωματώσουν τα χαρακτηριστικά του σε μια δομή πίνακα.

Η σημασία των εννοιών της μοντελοποίησης δεδομένων

Τα μοντέλα δεδομένων είναι σαν σχεδιαγράμματα, αλλά ορίζουν τις σχέσεις, τις οντότητες και τα χαρακτηριστικά μιας βάσης δεδομένων ή συστήματος δεδομένων. Ένα οργανωμένο και καλά σχεδιασμένο μοντέλο δεδομένων είναι απαραίτητο για την ανάπτυξη μιας αποτελεσματικής φυσικής βάσης δεδομένων και συστήματος δεδομένων. Απαιτείται καλή κατανόηση των εννοιών της μοντελοποίησης δεδομένων για την εξάλειψη προβλημάτων αποθήκευσης και πλεονασμάτων, ενώ υποστηρίζεται η αποτελεσματική ανάκτηση δεδομένων.

Η μοντελοποίηση δεδομένων μπορεί να είναι μια πρόκληση και είναι σημαντικό να αναγνωρίσουμε ότι κάθε τύπος μοντέλου έχει τα δικά του πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα.

Εικόνα που χρησιμοποιείται με άδεια από το Shutterstock.com