如何設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)倉庫

“設(shè)計(jì)”——暗含了可以預(yù)先對(duì)組成單元進(jìn)行規(guī)劃的意思弥臼,“兵馬未動(dòng)宴咧,糧草先行”體現(xiàn)了前人在規(guī)劃事情的聰明才智。但是數(shù)據(jù)倉庫的需求只有在已經(jīng)裝載了部分?jǐn)?shù)據(jù)并開始使用的時(shí)候才能弄清楚径缅,因此掺栅,過去很有效的設(shè)計(jì)方法在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)倉庫時(shí)并不能滿足需要。數(shù)據(jù)倉庫是在啟發(fā)方式下建造的纳猪,過程中后一個(gè)階段開發(fā)完全依賴于上一個(gè)階段獲得的結(jié)果氧卧。下面對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)倉庫的幾個(gè)主要過程進(jìn)行分享。


設(shè)計(jì)師的手稿

1.從操作型數(shù)據(jù)開始

什么是操作型數(shù)據(jù)氏堤?操作型數(shù)據(jù)就是企業(yè)在生產(chǎn)運(yùn)行中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)沙绝。

在進(jìn)行數(shù)據(jù)倉庫設(shè)計(jì)時(shí)首先要考慮的問題是如何將數(shù)據(jù)放置在數(shù)據(jù)倉庫中。操作型系統(tǒng)在建立的時(shí)候并沒有考慮數(shù)據(jù)將來如何進(jìn)行集成鼠锈,各個(gè)系統(tǒng)都建立了自己的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)闪檬,在數(shù)據(jù)集成的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)各式各樣的數(shù)據(jù)沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。這是個(gè)復(fù)雜而又必須解決問題购笆。


數(shù)據(jù)各自為政

1.1.數(shù)據(jù)集成過程中首先要解決數(shù)據(jù)編碼不一致的問題谬以。假設(shè)將旅客服務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和旅客行為系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián),發(fā)現(xiàn)旅客服務(wù)系統(tǒng)中性別是英文簡稱“m,f”表示由桌,在旅客行為系統(tǒng)中性別是中文“男为黎,女”邮丰,這兩個(gè)系統(tǒng)在表示性別時(shí)采用了不同的編碼方式。將旅客性別數(shù)據(jù)集成到數(shù)據(jù)倉庫時(shí)铭乾,不管采用哪一種編碼方式剪廉,進(jìn)入數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)需要統(tǒng)一成為同一種編碼格式。


統(tǒng)一編碼

1.2.數(shù)據(jù)集成的過程需要統(tǒng)一度量單位炕檩。不同的系統(tǒng)可能在表示同一屬性的時(shí)候采用了不同的計(jì)量單位斗蒋,進(jìn)入數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)需要轉(zhuǎn)換成同一種計(jì)量單位。數(shù)據(jù)倉庫建立是服務(wù)于企業(yè)所有的系統(tǒng)笛质,將不必要的數(shù)據(jù)計(jì)算開銷在數(shù)據(jù)抽取泉沾、裝載、清洗過程中完成妇押,節(jié)約數(shù)據(jù)倉庫計(jì)算資源跷究。在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)倉庫的時(shí)候盡量讓清洗的計(jì)算在數(shù)據(jù)抽取的時(shí)候就完成,不建議將過多的計(jì)算推移到數(shù)據(jù)倉庫中敲霍。


統(tǒng)一度量單位

1.3.集成過程中要對(duì)字段語義進(jìn)行理解俊马。例如同一個(gè)字段在四個(gè)應(yīng)用中有四個(gè)不同的名字。為了轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)使其正確的進(jìn)入倉庫肩杈,就必須建立對(duì)各個(gè)不同源字段到數(shù)據(jù)倉庫字段的映射柴我。


統(tǒng)一字段名稱

將操作數(shù)據(jù)集成到數(shù)據(jù)倉庫是個(gè)非常復(fù)雜的過程。在真實(shí)過程中除了將數(shù)據(jù)完整的同步到數(shù)據(jù)倉庫中的需求扩然,在某些需求下集成到數(shù)據(jù)倉庫并非明細(xì)數(shù)據(jù)而是一個(gè)匯總數(shù)據(jù)艘儒。我們?cè)诤竺鏁?huì)具體列出數(shù)據(jù)集成過程中需要考慮的問題列表。

2.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)模型

數(shù)據(jù)倉庫起源于數(shù)據(jù)模型的設(shè)計(jì)夫偶。在企業(yè)中所有的數(shù)據(jù)模型都是建立在操作型數(shù)據(jù)模型之上界睁,我們可以通過以下步奏設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)倉庫模型。

2.1.去除純用于操作型環(huán)境中數(shù)據(jù)索守。比如去掉控制系統(tǒng)字體大小的樣式表內(nèi)容晕窑,因?yàn)榇祟悢?shù)據(jù)對(duì)后面的業(yè)務(wù)支持分析并沒有多大的意義抑片。

2.2.增加時(shí)間元素卵佛。為加入到數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)增加時(shí)間元素,標(biāo)注該數(shù)據(jù)的時(shí)間版本敞斋。隨著時(shí)間增長截汪,企業(yè)經(jīng)營的規(guī)模增加,原有數(shù)據(jù)類型不能符合現(xiàn)有業(yè)務(wù)的需求植捎,需要進(jìn)行修改衙解,此時(shí)在數(shù)據(jù)倉庫中基于原有字段增加一個(gè)新的數(shù)據(jù)字段,通過時(shí)間版本可以快速區(qū)分老版本和新版本焰枢。

2.3.在數(shù)據(jù)倉庫中將操作型系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)椤叭斯りP(guān)系”蚓峦,也就是建立起數(shù)據(jù)倉庫中表與表之間的關(guān)系舌剂。數(shù)據(jù)倉庫對(duì)外服務(wù)的時(shí)候,某一查詢請(qǐng)求數(shù)據(jù)可能來自多張表暑椰,通過建立起的表間關(guān)系可以將多張表的數(shù)據(jù)串聯(lián)成為一個(gè)集合發(fā)送給調(diào)用端霍转。

2.4.對(duì)企業(yè)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行穩(wěn)定性分析(根據(jù)各個(gè)數(shù)據(jù)屬性是否經(jīng)常變化的特性將這些屬性分組)。比如經(jīng)常變化的一汽,不時(shí)變化的避消、很少變化的。通過穩(wěn)定性分析召夹,我們可以根據(jù)不同訪問頻次將數(shù)據(jù)分開存放,提高數(shù)據(jù)倉庫的響應(yīng)效率监憎。


穩(wěn)定性分析

2.5.數(shù)據(jù)模型的設(shè)計(jì)非常重要纱意,通常數(shù)據(jù)模型通過高層、中層和底層三個(gè)層次進(jìn)行設(shè)計(jì)枫虏。下面詳細(xì)講解這三層是如何實(shí)現(xiàn)的瞒滴。

2.5.1.高層建模即設(shè)計(jì)ER圖,是最高的抽象設(shè)計(jì)赞警,描述數(shù)據(jù)倉庫范圍的主題域妓忍,以及描述主題域之間的關(guān)系。高層設(shè)計(jì)通盤考慮整個(gè)公司業(yè)務(wù)環(huán)境愧旦,站在領(lǐng)導(dǎo)的角度將公司的業(yè)務(wù)環(huán)境劃分為不同的主題域世剖。比如可以將公司的業(yè)務(wù)環(huán)境劃分為商務(wù)、運(yùn)行笤虫、管理等主題域旁瘫。如果建立的是商務(wù)數(shù)據(jù)中心則可以劃分供應(yīng)商、顧客琼蚯、商品和倉儲(chǔ)等主題域酬凳。建立完成主題域之后要明確主題域和主題域之間的連接關(guān)系。


高層設(shè)計(jì)ER圖

2.5.2.中層建模是對(duì)高層模型中標(biāo)識(shí)出的每個(gè)主題域進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)建模遭庶。對(duì)每個(gè)主題域中包含的具體實(shí)體進(jìn)行設(shè)計(jì)宁仔,并且明確實(shí)體與實(shí)體之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這個(gè)步奏涉及到具體每一個(gè)主題域包含了多少實(shí)體峦睡,這些實(shí)體特征和屬性翎苫,以及實(shí)體與實(shí)體之間的關(guān)系权埠。


中層設(shè)計(jì)

2.5.3.底層建模是物理模型建立,建立數(shù)據(jù)具體存儲(chǔ)模型煎谍。設(shè)計(jì)上主要優(yōu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和讀取的性能弊知。比如數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的分庫分區(qū)或者使用集群解決方案,目的是降低單臺(tái)機(jī)器的壓力粱快,提升數(shù)據(jù)倉庫對(duì)請(qǐng)求的響應(yīng)效率秩彤。

3.為了性能適度犧牲范式設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)規(guī)范化,通常認(rèn)為的是設(shè)計(jì)要滿足范式事哭,在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時(shí)最低的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是要滿足第三范式漫雷。

為什么要規(guī)范化數(shù)據(jù)倉庫的設(shè)計(jì)?總結(jié)下來至少有以下四點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):1.降低數(shù)據(jù)存儲(chǔ)所占有的磁盤空間鳍咱。2.方便對(duì)數(shù)據(jù)的管理降盹。3.將易變和不易變的數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)分管理。4.容易進(jìn)行修改谤辜。

但是嚴(yán)格遵循規(guī)范化設(shè)計(jì)在應(yīng)用高頻訪問大數(shù)據(jù)量的情況下也會(huì)有弊端蓄坏,至少會(huì)造成兩個(gè)問題:1.數(shù)據(jù)訪問I/O次數(shù)多,嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)訪問的效率丑念。2.索引建立復(fù)雜而且索引數(shù)據(jù)量龐大涡戳。

解決由于嚴(yán)格遵循規(guī)范化導(dǎo)致的性能瓶頸,可以在適當(dāng)?shù)牡胤椒聪蛞?guī)范化脯倚。具體可按照以下三個(gè)步驟做:

第一步渔彰,將經(jīng)常同時(shí)訪問的兩個(gè)不同表的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行合并。


創(chuàng)建數(shù)據(jù)組推正,將經(jīng)常同時(shí)訪問的數(shù)據(jù)放到一起

第二步恍涂,對(duì)于某些經(jīng)常訪問的(不變的)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表可以冗余存放到不同表中,取消基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表植榕。


采用數(shù)據(jù)冗余

第三步再沧,對(duì)于同一張表中某一個(gè)字段訪問特別多,可以將該字段抽離出該表尊残。


分離高頻訪問字段

4.使用Zachman方法設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)倉庫

Zachman框架是一種邏輯結(jié)構(gòu)炒瘸,它是為信息技術(shù)企業(yè)提供一種可以理解的信息表述∫褂簦可以對(duì)企業(yè)信息按照要求分類并從不同角度進(jìn)行表示什燕。

Zachman框架吸收了傳統(tǒng)方法中的一些精髓粘勒。他根據(jù)抽象規(guī)則定義企業(yè)信息的多個(gè)方面竞端。該框架采用六行六列矩陣布局,六行包括范圍庙睡、企業(yè)模式事富、系統(tǒng)模式技俐、技術(shù)模式、組建和功能系統(tǒng)统台,六列分別為數(shù)據(jù)(什么雕擂?)、功能(怎樣贱勃?)井赌、網(wǎng)絡(luò)(哪里?)贵扰、角色(誰仇穗?)、時(shí)間(何時(shí)戚绕?)和動(dòng)機(jī)(為何纹坐?)。Zachman框架的6行6列整理出的表格如下:


Zachman樣表

Zachman在如何使用呢舞丛?它的每一個(gè)單元格具體填寫什么呢耘子?根據(jù)下圖填寫完成里面的內(nèi)容,可以保證在進(jìn)行數(shù)據(jù)倉庫建設(shè)的時(shí)候企業(yè)的所有方面都得到了考慮球切。


Zachman內(nèi)容填寫

Zachman指導(dǎo)數(shù)據(jù)倉庫的建設(shè)谷誓。Zachman框架可以挖掘出數(shù)據(jù)倉庫建立的需求內(nèi)容,然后針對(duì)需求內(nèi)容建立數(shù)據(jù)模型吨凑,最后將業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成到數(shù)據(jù)倉庫的一個(gè)完整過程片林。

小結(jié)

通過上面的步驟我們一步一步的將業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成到數(shù)據(jù)倉庫中,取得了一些成果怀骤。但是我們僅僅分享了數(shù)據(jù)倉庫建設(shè)的幾個(gè)主要步驟费封,數(shù)據(jù)倉庫建設(shè)過程中還有很多細(xì)節(jié)由于時(shí)間我們并沒有分享。另外本文還介紹了Zachman分析方法蒋伦,在數(shù)據(jù)倉庫設(shè)計(jì)的時(shí)候避免遺漏對(duì)企業(yè)問題的考慮弓摘,推薦使用該方法。

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