Khái niệm mô hình hóa dữ liệu cho người mới bắt đầu

Được xuất bản lại bởi Plato

Người theo dõi: 0

Các khái niệm về Mô hình hóa dữ liệu hỗ trợ một bức tranh tổng thể về cách dữ liệu di chuyển qua một hệ thống. Mô hình hóa dữ liệu có thể được mô tả là quá trình thiết kế hệ thống dữ liệu hoặc một phần của hệ thống dữ liệu. Các mô hình này có thể bao gồm từ hệ thống lưu trữ đến cơ sở dữ liệu đến toàn bộ cấu trúc dữ liệu của tổ chức. Các mô hình dữ liệu có thể được sử dụng như một thiết kế để triển khai một hệ thống mới hoặc làm tài liệu tham khảo cho các hệ thống đã được thiết lập.

Một mô hình dữ liệu “hoàn chỉnh” phải truyền đạt các loại dữ liệu được sử dụng và lưu trữ trong một hệ thống dữ liệu, các định dạng được sử dụng, mối quan hệ giữa các tệp dữ liệu và cách dữ liệu có thể được nhóm và tổ chức.

Nhiều doanh nghiệp phát triển các mô hình dữ liệu riêng lẻ, duy nhất (và kết quả là các hệ thống dữ liệu riêng lẻ, duy nhất) được xây dựng dựa trên nhu cầu và yêu cầu cụ thể của tổ chức. Những mô hình này có thể được sử dụng để trực quan hóa chuyển động dữ liệu thông qua hệ thống. Một mô hình dữ liệu có thể cố gắng bao gồm tất cả các khía cạnh của luồng dữ liệu thông qua một tổ chức hoặc các tham số cụ thể, chẳng hạn như chỉ hiển thị dữ liệu bán hàng cho mục đích nghiên cứu.

Một mô hình dữ liệu được thiết kế tốt sẽ giải thích quy tắc kinh doanh, cũng như nhu cầu tuân thủ quy định của dữ liệu.

Có ba giai đoạn trong quy trình Mô hình hóa dữ liệu: mô hình khái niệm, mô hình logic và mô hình vật lý. Mỗi giai đoạn, hoặc giai đoạn phát triển của mô hình, phục vụ một mục đích cụ thể. Ngoài ra, có một số "loại" mô hình.

Các mô hình dữ liệu trực quan tương tự như bản thiết kế của kiến trúc sư và có thể được hỗ trợ bằng văn bản được liên kết để cung cấp hướng dẫn khi phát triển hoặc thay đổi hệ thống dữ liệu. Ví dụ về các mô hình dữ liệu trực quan có thể được tìm thấy tại đây.

Lợi ích và thách thức của mô hình hóa dữ liệu

Việc phát triển một mô hình dữ liệu cung cấp một bản đồ và một công cụ truyền thông để tạo hoặc sửa đổi một hệ thống dữ liệu. Các khái niệm Mô hình hóa dữ liệu làm cho việc xây dựng một hệ thống dữ liệu trở nên dễ dàng hơn rất nhiều. Cơ sở dữ liệu và/hoặc hệ thống dữ liệu mới được xây dựng sẽ hỗ trợ truyền thông tổ chức tốt. Nó cũng sẽ hỗ trợ các dự án thời gian thực, bao gồm thu thập dữ liệu về mô hình chi tiêu, hóa đơn và các quy trình kinh doanh khác.

Quá trình lập mô hình dữ liệu có thể được sử dụng để xác định Vấn đề về chất lượng dữ liệu, bao gồm dữ liệu trùng lặp, thừa và thiếu.

Một khó khăn trong việc tạo mô hình dữ liệu là thiếu hiểu biết về hệ thống dữ liệu – một vấn đề thường được loại bỏ bằng cách xây dựng mô hình. Một vấn đề khác là một thay đổi nhỏ trong một lĩnh vực có thể đòi hỏi những thay đổi đáng kể trong các lĩnh vực khác. Ngoài ra, có thể dễ dàng tập trung vào cấu trúc của hệ thống dữ liệu đến mức bỏ qua điểm mạnh và điểm yếu của các ứng dụng riêng lẻ.

Những câu hỏi quan trọng cần hỏi

Phát triển mô hình dữ liệu bắt đầu bằng việc thu thập thông tin về nhu cầu, yêu cầu và mục tiêu của tổ chức. Một mô hình của một phần hệ thống sẽ cần ít câu hỏi hơn so với việc phát triển một mô hình cho một hệ thống hoàn toàn mới. Một số câu hỏi cơ bản để yêu cầu một mô hình của một phần của hệ thống là:

Mục đích hoặc mục tiêu của những thay đổi là gì?
Hệ thống hiện đang làm việc với những loại dữ liệu nào?
Dữ liệu nào là cần thiết?
Những công cụ hoặc phần mềm cần thiết để đạt được mục tiêu?
Các công cụ hoặc phần mềm có tương thích không?

Một mô hình dữ liệu nên được xây dựng dựa trên nhu cầu của tổ chức và là một yếu tố quan trọng trong việc phát triển một mô hình mới hoặc điều chỉnh một mô hình cũ. Các câu hỏi được đặt ra khi thiết kế cơ sở dữ liệu hoặc một hệ thống hoàn toàn mới thường đòi hỏi các câu trả lời sâu rộng hơn nhiều. Tốt nhất là kết hợp kế hoạch kinh doanh XNUMX năm khi trả lời những câu hỏi sau:

Mục tiêu của doanh nghiệp (nghiên cứu, bán hàng, phát triển ứng dụng, dịch vụ kế toán) là gì? Điều này sẽ xác định loại phần mềm tốt nhất để hỗ trợ doanh nghiệp (NoSQL hoặc đồ họa cho nghiên cứu, SQL cho bán hàng hoặc kế toán cơ bản, truy cập vào các đám mây khác nhau hoặc một số dịch vụ đám mây để phát triển ứng dụng).
Loại phần mềm nào phù hợp và tiết kiệm chi phí nhất cho tổ chức?
Có bao nhiêu người sẽ truy cập hệ thống cùng một lúc?
Có bao nhiêu phòng ban, và có bao nhiêu người trong mỗi phòng ban?
Các bộ phận khác nhau sẽ yêu cầu các loại phần mềm khác nhau?
Có nhu cầu bất thường nào cần được xem xét không?
Bao nhiêu dữ liệu sẽ cần phải được lưu trữ?
Khả năng mở rộng có phải là vấn đề không?
Cơ sở dữ liệu sẽ kết nối với công cụ kinh doanh thông minh?
Truy vấn phân tích trực tuyến (OLAP), xử lý giao dịch (OLTP) hay cả hai đều cần thiết?
Cơ sở dữ liệu sẽ tích hợp với ngăn xếp công nghệ hiện tại?
Định dạng của dữ liệu có cần phải được chuyển đổi không?
Ngôn ngữ lập trình ưa thích của bạn là gì?
Nó sẽ được tích hợp với bất kỳ phần mềm học máy nào?

Ba giai đoạn của mô hình hóa dữ liệu

Mô hình hóa dữ liệu trở nên quan trọng trong thời gian 1960, khi hệ thống thông tin quản lý lần đầu tiên trở nên phổ biến. (Trước những năm 60, có rất ít cách lưu trữ dữ liệu thực tế. Máy tính thời đó về cơ bản là những máy tính khổng lồ.)

Về các khái niệm Mô hình hóa dữ liệu, một mô hình dữ liệu được phát triển đầy đủ thường được xây dựng theo ba giai đoạn: mô hình khái niệm, mô hình logic và mô hình vật lý. Quá trình thiết kế này cung cấp sự hiểu biết rõ ràng về hệ thống dữ liệu và cách dữ liệu chảy qua nó. Quá trình này cũng chỉ ra cách thức hoạt động của các thủ tục lưu trữ và giúp đảm bảo rằng tất cả các đối tượng dữ liệu trong hệ thống đều được biểu diễn. (Nếu dữ liệu là thông tin đã được lưu trữ điện tử, thì đối tượng dữ liệu là một tập hợp thông tin riêng lẻ được lưu trữ điện tử, chẳng hạn như tệp hoặc bảng dữ liệu.)

Mô hình dữ liệu khái niệm thường được sử dụng để mô tả các thành phần cơ bản nhất của hệ thống và cách dữ liệu di chuyển trong hệ thống. Các mô hình dữ liệu khái niệm truyền đạt cách thông tin di chuyển qua một bộ phận và sang bộ phận tiếp theo. Nó cho thấy các thực thể rộng lớn (đại diện cho những thứ tồn tại trong thực tế) và các mối quan hệ của chúng (các mối liên hệ tồn tại giữa hai hoặc nhiều thực thể). Thông tin chi tiết thường được bỏ qua.

Mô hình dữ liệu logic thường tập trung vào bố cục và cấu trúc của các đối tượng dữ liệu trong mô hình và thiết lập các mối quan hệ giữa chúng. Nó cũng cung cấp nền tảng để xây dựng mô hình vật lý. Các mô hình dữ liệu logic thêm thông tin hữu ích cho mô hình khái niệm.

Mô hình dữ liệu vật lý về cơ bản là một mô hình trước khi thực hiện và rất chi tiết và thường tập trung vào thiết kế cơ sở dữ liệu. Nó hiển thị các chi tiết cần thiết để phát triển cơ sở dữ liệu (nhưng cũng có thể được sử dụng để triển khai một phần mới của hệ thống). Khái niệm Mô hình hóa dữ liệu này giúp trực quan hóa cấu trúc dữ liệu dễ dàng hơn nhiều bằng cách truyền đạt các ràng buộc cơ sở dữ liệu, khóa cột, trình kích hoạt và các tính năng quản lý dữ liệu khác. Mô hình này cũng giao tiếp hồ sơ truy cập, ủy quyền, khóa chính và khóa ngoại, v.v.

Các loại mô hình dữ liệu khác nhau

Dưới đây là một số ví dụ về các loại mô hình dữ liệu khác nhau.

Mô hình phân cấp khá cũ và khá phổ biến vào những năm 1960 và 70. Nó tổ chức dữ liệu thành các cấu trúc giống như cây. Ngày nay, nó được sử dụng chủ yếu để lưu trữ hệ thống hồ sơ và thông tin địa lý. bên trong mô hình phân cấp, dữ liệu được tổ chức thành mối quan hệ một-nhiều với các tệp dữ liệu.

mô hình mạng tương tự như mô hình phân cấp và cho phép tạo ra các mối quan hệ khác nhau với các bản ghi được liên kết. Các mô hình mạng cho phép mọi người xây dựng mô hình bằng cách sử dụng các bộ hồ sơ liên quan. Mỗi bản ghi được liên kết với nhiều tệp và đối tượng dữ liệu, thúc đẩy và trình bày các mối quan hệ phức tạp.

Mô hình mối quan hệ thực thể là một biểu diễn đồ họa của các tệp dữ liệu và các thực thể và các mối quan hệ của chúng. Nó cố gắng tạo ra các kịch bản trong thế giới thực. Là một mô hình hệ thống dữ liệu, mô hình mối quan hệ thực thể phát triển một tập thực thể, một tập quan hệ, các thuộc tính và các ràng buộc. Chúng thường được sử dụng trong việc thiết kế cơ sở dữ liệu quan hệ.

Mô hình dữ liệu đồ thị yêu cầu xác định thực thể nào trong tập dữ liệu của bạn sẽ được chỉ định nút, thực thể nào sẽ được chỉ định liên kết và thực thể nào sẽ bị loại bỏ. Mô hình dữ liệu đồ thị cung cấp bố cục của các thực thể, thuộc tính và mối quan hệ của dữ liệu. Quá trình này lặp đi lặp lại, dựa vào thử và sai, và có thể tẻ nhạt, nhưng đáng để làm đúng.

Mô hình cơ sở dữ liệu hướng đối tượng tập trung vào các đối tượng dữ liệu được liên kết với các phương thức và tính năng. Nó kết hợp các bảng nhưng không nhất thiết phải giới hạn ở các bảng. Dữ liệu và các mối quan hệ của nó được lưu trữ cùng nhau dưới dạng một thực thể duy nhất (đối tượng dữ liệu). Các đối tượng dữ liệu đại diện cho các thực thể trong thế giới thực. Các Mô hình cơ sở dữ liệu hướng đối tượng xử lý nhiều định dạng và được sử dụng cho nghiên cứu.

mô hình quan hệ, thường được gọi là SQL, hiện là mô hình dữ liệu phổ biến nhất. Nó sử dụng các bảng hai chiều để lưu trữ dữ liệu và giao tiếp các mối quan hệ. Tất cả dữ liệu của một loại nhất định được lưu trữ trong các hàng như một phần của bảng. Các bảng đại diện cho các mối quan hệ và việc nối chúng sẽ thiết lập các mối quan hệ giữa dữ liệu được lưu trữ. Mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ là một mô hình trưởng thành được hỗ trợ bởi một lượng lớn phần mềm cho nhiều mục đích khác nhau.

Mô hình dữ liệu NoSQL không sử dụng các hàng và cột và không thực sự sử dụng bất kỳ loại cấu trúc tập hợp nào. phát triển và thiết kế của họ thường tập trung vào việc tạo các mô hình dữ liệu vật lý. Khả năng mở rộng, với các vấn đề và vấn đề cụ thể của nó, là một mối quan tâm đáng kể.

Mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ đối tượng kết hợp mô hình cơ sở dữ liệu hướng đối tượng với Mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ. Nó lưu trữ các đối tượng, lớp, thừa kế, v.v., giống như mô hình hướng đối tượng, nhưng cũng hỗ trợ các cấu trúc dạng bảng giống như mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ. Thiết kế này cho phép các nhà thiết kế kết hợp các tính năng của nó vào một cấu trúc bảng.

Tầm quan trọng của các khái niệm mô hình hóa dữ liệu

Các mô hình dữ liệu giống như các bản thiết kế, nhưng chúng xác định các mối quan hệ, thực thể và thuộc tính của cơ sở dữ liệu hoặc hệ thống dữ liệu. Một mô hình dữ liệu được tổ chức và thiết kế tốt là cần thiết để phát triển một hệ thống dữ liệu và cơ sở dữ liệu vật lý hiệu quả. Cần hiểu rõ về các khái niệm Mô hình hóa dữ liệu để loại bỏ các vấn đề về lưu trữ và dự phòng đồng thời hỗ trợ truy xuất dữ liệu hiệu quả.

Mô hình hóa dữ liệu có thể là một thách thức và điều quan trọng là phải nhận ra rằng mỗi loại mô hình đều có những lợi ích và hạn chế riêng.

Hình ảnh được sử dụng theo giấy phép từ Shutterstock.com