מושגי מודל נתונים למתחילים

הועלה מחדש על ידי אפלטון

עוקב: 0

המושגים של מודל נתונים תומכים בתמונה הוליסטית של האופן שבו נתונים עוברים במערכת. ניתן לתאר מודל נתונים כתהליך של עיצוב מערכת נתונים או חלק ממערכת נתונים. מודלים אלו יכולים לנוע ממערכות אחסון למאגרי מידע ועד למבנה הנתונים כולו של הארגון. מודלים של נתונים יכולים לשמש כעיצוב להטמעת מערכת חדשה או כחומר עזר למערכות שכבר הוקמו.

מודל נתונים "שלם" צריך לתקשר את סוגי הנתונים המשמשים ומאוחסנים בתוך מערכת נתונים, הפורמטים שבהם נעשה שימוש, הקשרים בין קבצי הנתונים והדרכים שבהן ניתן לקבץ ולארגן את הנתונים.

עסקים רבים מפתחים מודלים ייחודיים ואינדיבידואלים של נתונים (ואת מערכות הנתונים הייחודיות והאינדיבידואליות הנובעות מכך) שנבנו סביב הצרכים והדרישות הספציפיות של הארגון. ניתן להשתמש במודלים אלה כדי לדמיין תנועת נתונים דרך המערכת. מודל נתונים יכול לנסות לכסות את כל ההיבטים של זרימת הנתונים דרך ארגון, או פרמטרים ספציפיים, כגון הצגת נתוני מכירות בלבד למטרות מחקר.

מודל נתונים מעוצב היטב יסביר את ה כללים עסקיים, כמו גם הצורך תאימות לתקנות של הנתונים.

ישנם שלושה שלבים בתהליך מודל הנתונים: המודל הרעיוני, המודל הלוגי והמודל הפיזי. כל שלב, או שלב בהתפתחות המודל, משרת מטרה מסוימת. בנוסף, ישנם מספר "סוגים" של דגמים.

מודלים של נתונים חזותיים דומים לשרטוטים של אדריכל וניתן לתמוך בהם באמצעות טקסט מקושר כדי לספק הדרכה בעת פיתוח או שינוי מערכת הנתונים. ניתן למצוא דוגמאות למודלים של נתונים חזותיים כאן.

היתרונות והאתגרים של מודל נתונים

פיתוח מודל נתונים מספק מפה וכלי תקשורת ליצירה או שינוי של מערכת נתונים. מושגי מודל נתונים הופכים את הבנייה של מערכת נתונים להרבה הרבה יותר קלה. מסד הנתונים החדש ו/או מערכת הנתונים אמורים לתמוך בתקשורת ארגונית טובה. זה צריך גם לתמוך בפרויקטים בזמן אמת, כולל איסוף נתונים על דפוסי הוצאות, חשבוניות ותהליכים עסקיים אחרים.

ניתן להשתמש בתהליך מודל הנתונים לזיהוי בעיות באיכות הנתונים, כולל נתונים כפולים, מיותרים וחסרים.

קושי אחד ביצירת מודל נתונים הוא חוסר הבנה של מערכות נתונים - בעיה שבדרך כלל מבוטלת על ידי בניית המודל. בעיה נוספת היא ששינוי קטן בתחום אחד עשוי לדרוש שינויים משמעותיים בתחומים אחרים. בנוסף, זה יכול להיות קל להיות כל כך ממוקד במבנה של מערכת הנתונים עד שמתעלמים מהחוזקות והחולשות של יישומים בודדים.

שאלות חשובות לשאול

פיתוח מודל נתונים מתחיל באיסוף מידע על הצרכים, הדרישות והמטרות של הארגון. מודל של חלק מהמערכת ידרוש פחות שאלות מאשר פיתוח מודל למערכת חדשה לגמרי. כמה שאלות בסיסיות שצריך לשאול עבור דגם של חלק מהמערכת הן:

מה המטרה או המטרה של השינויים?
עם אילו סוגי נתונים המערכת עובדת כעת?
אילו נתונים נדרשים?
אילו כלים או תוכנות דרושים כדי להשיג את המטרה?
האם הכלים או התוכנה תואמים?

מודל נתונים צריך להיבנות סביב צרכי הארגון ומהווים גורם חשוב בפיתוח מודל חדש או התאמת מודל ישן. השאלות הנשאלות בעת תכנון מסד נתונים, או מערכת חדשה לגמרי, דורשות לרוב תשובות נרחבות בהרבה. עדיף לשלב תוכנית עסקית לחמש שנים כשעונים על השאלות הבאות:

מהן מטרות העסק (מחקר, מכירות, פיתוח אפליקציות, שירותי הנהלת חשבונות)? זה יקבע את סוגי התוכנה הטובים ביותר לתמיכה בעסק (NoSQL או גרפיקה למחקר, SQL למכירות בסיסיות או חשבונאות, גישה לעננים שונים או מספר שירותי ענן לפיתוח אפליקציות).
אילו סוגי תוכנות מתאימים והחסכוניים ביותר לארגון?
כמה אנשים ייגשו למערכת בו זמנית?
כמה מחלקות יש, וכמה אנשים יש בכל מחלקה?
האם מחלקות שונות ידרשו סוגים שונים של תוכנות?
האם יש צרכים חריגים שצריך לקחת בחשבון?
כמה נתונים יהיה צורך לאחסן?
האם מדרגיות היא בעיה?
האם מסד הנתונים יתחבר ל כלי מודיעין עסקי?
האם יש צורך בשאילתות אנליטיות מקוונות (OLAP), עיבוד עסקאות (OLTP) או שניהם?
האם מסד הנתונים ישתלב עם ערימת הטכנולוגיה הנוכחית?
האם יהיה צורך לשנות את פורמט הנתונים?
מהן שפות התכנות המועדפות עליך?
האם זה ישולב עם תוכנת למידת מכונה כלשהי?

שלושת השלבים של מודל נתונים

מודל נתונים הפך להיות חשוב במהלך שנות העשרים, כאשר מערכות מידע ניהוליות הפכו לפופולריות לראשונה. (לפני שנות ה-60, היה מעט בדרך לאחסון נתונים בפועל. מחשבים של אז היו בעצם מחשבונים ענקיים).

במונחים של מושגי מודל נתונים, מודל נתונים מפותח נבנה לרוב בשלושה שלבים: המודל הרעיוני, המודל הלוגי והמודל הפיזי. תהליך עיצוב זה מספק הבנה ברורה של מערכת הנתונים וכיצד הנתונים זורמים דרכה. תהליך זה מראה גם כיצד פועלים הליכי האחסון ומסייע להבטיח שכל אובייקטי הנתונים במערכת מיוצגים. (אם נתונים הם מידע שנשמר באופן אלקטרוני, אז אובייקט נתונים הוא אוסף אינדיבידואלי של מידע המאוחסן באופן אלקטרוני, כגון קובץ או טבלת נתונים.)

מודל הנתונים הרעיוני משמש בדרך כלל לתיאור הרכיבים הבסיסיים ביותר של המערכת וכיצד הנתונים עוברים במערכת. ה מודל נתונים רעיוני מתקשר כיצד המידע עובר דרך מחלקה אחת והלאה למחלקה הבאה. היא מציגה ישויות רחבות (ייצוגים של דברים שקיימים במציאות) ואת מערכות היחסים שלהן (אסוציאציות שקיימות בין שתי ישויות או יותר). מידע מפורט מושמט בדרך כלל.

מודל הנתונים הלוגי בדרך כלל מתמקד בפריסה ובמבנה של אובייקטי נתונים בתוך המודל ומבסס את היחסים ביניהם. הוא גם מספק בסיס לבניית המודל הפיזי. ה מודל נתונים לוגי מוסיף מידע שימושי למודל הרעיוני.

מודל הנתונים הפיזיים הוא בעצם א מודל טרום יישום והוא מפורט מאוד ולעתים קרובות מתמקד בעיצוב מסד הנתונים. הוא מציג את הפרטים הדרושים לפיתוח מסד הנתונים (אך יכול לשמש גם ליישום חלק חדש במערכת). תפיסת מודל הנתונים הזו הופכת את הדמיה של מבנה הנתונים להרבה יותר קלה על ידי העברת אילוצי מסד נתונים, מפתחות עמודות, טריגרים ותכונות אחרות של ניהול נתונים. מודל זה מעביר גם פרופילי גישה, הרשאות, מפתחות ראשיים וזרים וכו'.

סוגים שונים של מודלים נתונים

להלן כמה דוגמאות לסוגים שונים של מודלים של נתונים.

המודל ההיררכי הוא ישן למדי והיה פופולרי למדי בשנות ה-1960 וה-70. זה מארגן את הנתונים למבנים דמויי עץ. כיום, הוא משמש בעיקר לאחסון מערכות תיוק ומידע גיאוגרפי. בתוך ה מודל היררכי, הנתונים מאורגנים למערכת יחסים של אחד לרבים עם קובצי הנתונים.

מודל הרשת דומה למודל ההיררכי ומאפשר יצירת קשרים שונים עם רשומות מקושרות. ה דגם רשת מאפשר לאנשים לבנות את המודל באמצעות קבוצות של רשומות קשורות. כל רשומה משויכת למספר קבצים ואובייקטים של נתונים, מקדמת ומציגה מערכות יחסים מורכבות.

מודל היחסים בין הישות הוא ייצוג גרפי של קבצי נתונים וישויות והקשרים ביניהם. הוא מנסה ליצור תרחישים בעולם האמיתי. כמודל מערכת נתונים, ה מודל ישות-יחסים מפתחת סט ישויות, מערכת יחסים, תכונות ואילוצים. הם משמשים לעתים קרובות בעיצוב מסדי נתונים יחסיים.

מודל נתוני הגרף מחייב לקבוע אילו ישויות בתוך מערך הנתונים שלך צריכות להיות מוגדרות לצמתים, אילו ישויות ייעודיות לקישורים, ואילו יש למחוק. מודל נתוני הגרף מספק פריסה של הישויות, המאפיינים והקשרים של הנתונים. התהליך חוזר על עצמו, מסתמך על ניסוי וטעייה, ויכול להיות מייגע, אבל כדאי לעשות אותו נכון.

מודל מסד הנתונים מונחה עצמים מתמקד באובייקטי נתונים הקשורים לשיטות ותכונות. הוא משלב טבלאות אך אינו מוגבל בהכרח לשולחנות. נתונים והקשרים שלהם מאוחסנים יחד כישות אחת (אובייקט נתונים). אובייקטי נתונים מייצגים ישויות בעולם האמיתי. ה מודל מסד נתונים מונחה עצמים מטפל במגוון פורמטים ומשמש למחקר.

המודל היחסי, המכונה לעתים קרובות SQL, הוא כיום מודל הנתונים הפופולרי ביותר. הוא משתמש בטבלאות דו מימדיות לאחסון נתונים ותקשורת יחסים. כל הנתונים מסוג מסוים מאוחסנים בשורות כחלק מטבלה. הטבלאות מייצגות קשרים, וההצטרפות אליהן מבססת את הקשרים בין הנתונים המאוחסנים. מודל מסד הנתונים היחסי הוא מודל בוגר הנתמך על ידי כמות עצומה של תוכנות למגוון מטרות.

מודל הנתונים של NoSQL אינו משתמש בשורות ובעמודות ואינו משתמש בשום סוג של מבנה סט. הפיתוח והעיצוב שלהם מתמקדים בדרך כלל ביצירת מודלים של נתונים פיזיים. מדרגיות, עם המוזרויות והבעיות הספציפיות שלה, היא דאגה משמעותית.

מודל מסד נתונים יחסי אובייקט משלב את מודל מסד הנתונים מונחה עצמים עם מודל מסד הנתונים היחסי. הוא מאחסן אובייקטים, מחלקות, ירושה וכו', באותו אופן כמו מודל מונחה עצמים, אך גם תומך במבנים טבלאיים כמו מודל מסד הנתונים היחסי. עיצוב זה מאפשר למעצבים לשלב את התכונות שלו במבנה טבלה.

החשיבות של מושגי מידול נתונים

מודלים של נתונים הם כמו שרטוטים, אבל הם מגדירים את הקשרים, הישויות והתכונות של מסד נתונים או מערכת נתונים. מודל נתונים מאורגן ומעוצב היטב הכרחי לפיתוח מסד נתונים פיזי ומערכת נתונים יעילים. יש צורך בהבנה טובה של מושגי מודל נתונים כדי למנוע בעיות אחסון ובעיות יתירות תוך תמיכה באחזור נתונים יעיל.

מודל נתונים יכול להיות אתגר, וחשוב להכיר בכך שכל סוג של מודל מגיע עם יתרונות וחסרונות משלו.

תמונה בשימוש ברישיון מ- Shutterstock.com