Μοντελοποίηση Δεδομένων: Εννοιολογική, Λογική και Φυσική

Τι είναι η Μοντελοποίηση Δεδομένων;

Μοντελοποίηση Δεδομένων (μοντελοποίηση δεδομένων) είναι η διαδικασία δημιουργίας ενός μοντέλου δεδομένων για τα δεδομένα που θα αποθηκευτούν σε μια βάση δεδομένων. Το μοντέλο δεδομένων είναι μια εννοιολογική αναπαράσταση αντικειμένων δεδομένων, των συσχετίσεων μεταξύ αυτών των αντικειμένων και των κανόνων που τα διέπουν. Οπτικοποιώντας τα δεδομένα με αυτόν τον τρόπο, οι ομάδες μπορούν να επιβάλουν επιχειρηματικούς κανόνες, κανονιστικές συμμορφώσεις και κυβερνητικές πολιτικές πριν από τη δημιουργία οποιωνδήποτε πινάκων.

Τα μοντέλα δεδομένων διασφαλίζουν επίσης τη συνέπεια στις συμβάσεις ονομασίας, τις προεπιλεγμένες τιμές, τη σημασιολογία και την ασφάλεια, ενώ παράλληλα υποστηρίζουν τη συνολική ποιότητα των δεδομένων. Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει πώς τα τρία βασικά επίπεδα μοντελοποίησης δεδομένων συνδυάζονται σε αυξανόμενα επίπεδα λεπτομέρειας.

Μοντέλα δεδομένων σε DBMS

The Μοντέλο δεδομένων είναι κοιλιακοίtracμοντέλο t που οργανώνει την περιγραφή δεδομένων, τη σημασιολογία δεδομένων και τους περιορισμούς συνέπειας που εφαρμόζονται σε αυτά τα δεδομένα. Το μοντέλο δίνει έμφαση τι απαιτούνται δεδομένα και Αυτό που μπερδεύει, είναι το πώς. Θα πρέπει να είναι οργανωμένο και όχι να αφορά τις λειτουργίες που θα εκτελεστούν σε αυτό. Σκεφτείτε ένα μοντέλο δεδομένων ως ένα σχέδιο κτιρίου ενός αρχιτέκτονα: ορίζει την εννοιολογική δομή και τη σχέση μεταξύ των στοιχείων δεδομένων πολύ πριν δημιουργηθεί φυσικά η βάση δεδομένων.

Δύο σημειογραφίες χρησιμοποιούνται συνήθως ως τεχνικές μοντελοποίησης δεδομένων:

1. Μοντέλο σχέσης οντοτήτων (ER). — μια γραφική αναπαράσταση που απεικονίζει οντότητες, χαρακτηριστικά και τις σχέσεις μεταξύ τους.
2. UML (Ενοποιημένη γλώσσα μοντελοποίησης) — μια ευρύτερη οπτική γλώσσα που υποστηρίζει διαγράμματα κλάσεων κατάλληλα για σχεδιασμό δομών δεδομένων.

Αυτό το σεμινάριο Μοντελοποίησης Δεδομένων είναι ιδανικό για νέους, αρχάριους και έμπειρους επαγγελματίες που χρειάζονται μια ανανέωση σε εννοιολογικά, λογικά και φυσικά επίπεδα.

Γιατί να χρησιμοποιήσετε το μοντέλο δεδομένων;

Πριν από την εξερεύνηση κάθε επιπέδου, είναι χρήσιμο να κατανοήσουμε την επιχειρηματική αξία που προσφέρει ένα αξιόπιστο μοντέλο δεδομένων. Οι κύριοι στόχοι της χρήσης ενός μοντέλου δεδομένων είναι:

• Διασφαλίζει ότι όλα τα αντικείμενα δεδομένων που απαιτούνται από τη βάση δεδομένων αναπαρίστανται με ακρίβεια. Η παράλειψη δεδομένων οδηγεί σε εσφαλμένες αναφορές και λανθασμένα αποτελέσματα.
• Βοηθά στο σχεδιασμό της βάσης δεδομένων σε εννοιολογικό, λογικό και φυσικό επίπεδο.
• Ορίζει τους σχεσιακούς πίνακες, τα πρωτεύοντα και τα εξωτερικά κλειδιά και τις αποθηκευμένες διαδικασίες που θα χρειαστεί η βάση δεδομένων.
• Παρέχει μια σαφή εικόνα των βασικών δεδομένων, ώστε οι προγραμματιστές βάσεων δεδομένων να μπορούν να δημιουργήσουν μια φυσική βάση δεδομένων με σιγουριά.
• Βοηθά στον έγκαιρο εντοπισμό ελλειπουσών και περιττών δεδομένων, πριν τα ελαττώματα διαδοθούν κατάντη.
• Παρόλο που η αρχική δημιουργία απαιτεί πολλή εργασία και χρόνο, καθιστά τις μελλοντικές αναβαθμίσεις και τη συντήρηση της υποδομής πληροφορικής φθηνότερες και ταχύτερες.

Τύποι μοντέλων δεδομένων στο DBMS

Τύποι μοντέλων δεδομένων: Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι μοντέλων δεδομένων — Εννοιολογικά, Λογικά και Φυσικά — και το καθένα έχει έναν συγκεκριμένο σκοπό. Μαζί περιγράφουν τα δεδομένα και τον τρόπο αποθήκευσής τους, και καθορίζουν τις σχέσεις μεταξύ των στοιχείων δεδομένων.

1. Εννοιολογικό μοντέλο δεδομένων: Ορίζει ΤΙ το σύστημα περιέχει. Συνήθως δημιουργείται από επιχειρηματικούς ενδιαφερόμενους και αρχιτέκτονες δεδομένων για την οργάνωση, την εμβέλεια και τον ορισμό επιχειρηματικών εννοιών και κανόνων.
2. Μοντέλο λογικών δεδομένων: Ορίζει ΠΩΣ Το σύστημα θα πρέπει να υλοποιηθεί ανεξάρτητα από το ΣΔΒΔ. Συνήθως δημιουργείται από αρχιτέκτονες δεδομένων και επιχειρηματικούς αναλυτές για την ανάπτυξη ενός τεχνικού χάρτη κανόνων και δομών δεδομένων.
3. Φυσικό Μοντέλο Δεδομένων: Περιγράφει ΠΩΣ Το σύστημα θα υλοποιηθεί χρησιμοποιώντας ένα συγκεκριμένο ΣΔΒΔ. Συνήθως δημιουργείται από διαχειριστές βάσεων δεδομένων και προγραμματιστές και αντιπροσωπεύει την πραγματική υλοποίηση της βάσης δεδομένων.

Εννοιολογικό μοντέλο δεδομένων

A Εννοιολογικό μοντέλο δεδομένων είναι μια οργανωμένη άποψη των εννοιών της βάσης δεδομένων και των σχέσεών τους. Ο σκοπός της δημιουργίας ενός εννοιολογικού μοντέλου δεδομένων είναι η δημιουργία οντοτήτων, των χαρακτηριστικών τους και των σχέσεων μεταξύ τους. Σε αυτό το επίπεδο, καταγράφονται πολύ λίγες λεπτομέρειες σχετικά με την πραγματική δομή της βάσης δεδομένων. Οι επιχειρηματικοί ενδιαφερόμενοι και οι αρχιτέκτονες δεδομένων συνήθως κατέχουν αυτό το τεχνούργημα.

Οι τρεις βασικές αρχές ενός Εννοιολογικού Μοντέλου Δεδομένων είναι:

• Οντότητα: Κάτι που συμβαίνει στον πραγματικό κόσμο.
• Χαρακτηριστικό: Χαρακτηριστικά ή ιδιότητες μιας οντότητας.
• Σχέση: Εξάρτηση ή συσχέτιση μεταξύ δύο οντοτήτων.

Παράδειγμα μοντέλου δεδομένων:

• Ο Πελάτης και το Προϊόν είναι δύο οντότητες. Ο αριθμός και το όνομα του Πελάτη είναι χαρακτηριστικά της οντότητας Πελάτη.
• Το όνομα και η τιμή του προϊόντος είναι χαρακτηριστικά της οντότητας Προϊόν.
• Η πώληση είναι η σχέση μεταξύ Πελάτη και Προϊόντος.

Χαρακτηριστικά ενός Εννοιολογικού Μοντέλου Δεδομένων

• Προσφέρει κάλυψη επιχειρηματικών εννοιών σε ολόκληρο τον οργανισμό.
• Σχεδιασμένο και αναπτυγμένο για επιχειρηματικό κοινό.
• Κατασκευασμένο ανεξάρτητα από τις προδιαγραφές υλικού, όπως η χωρητικότητα ή η τοποθεσία αποθήκευσης δεδομένων, και τις προδιαγραφές λογισμικού, όπως ο προμηθευτής και η τεχνολογία του DBMS. Η έμφαση δίνεται στην αναπαράσταση των δεδομένων όπως τα βλέπει ο χρήστης στον «πραγματικό κόσμο».

Τα εννοιολογικά μοντέλα δεδομένων — που μερικές φορές ονομάζονται μοντέλα τομέα — δημιουργούν ένα κοινό λεξιλόγιο για όλα τα ενδιαφερόμενα μέρη, καθορίζοντας βασικές έννοιες και πεδίο εφαρμογής.

Λογικό μοντέλο δεδομένων

The Λογικό μοντέλο δεδομένων Ορίζει τη δομή των στοιχείων δεδομένων και ορίζει τις σχέσεις μεταξύ τους. Προσθέτει περαιτέρω πληροφορίες στα στοιχεία του εννοιολογικού μοντέλου δεδομένων και παρέχει τη βάση πάνω στην οποία θα βασιστεί τελικά το Φυσικό Μοντέλο Δεδομένων, αν και η δομή μοντελοποίησης παραμένει ανεξάρτητη από το DBMS.

Σε αυτό το επίπεδο Μοντελοποίησης Δεδομένων, τα πρωτεύοντα ή δευτερεύοντα κλειδιά δεν έχουν ακόμη οριστικοποιηθεί. Επαληθεύετε και προσαρμόζετε τις λεπτομέρειες της σύνδεσης που ορίστηκαν νωρίτερα για τις σχέσεις και βελτιώνετε τις πληθικότητες.

Χαρακτηριστικά ενός Λογικού Μοντέλου Δεδομένων

• Περιγράφει τις ανάγκες δεδομένων για ένα μόνο έργο, αλλά μπορεί να ενσωματωθεί με άλλα λογικά μοντέλα δεδομένων ανάλογα με το εύρος του έργου.
• Σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε ανεξάρτητα από το DBMS.
• Τα χαρακτηριστικά δεδομένων φέρουν τύπους δεδομένων με ακριβείς ακρίβειες και μήκη.
• Η κανονικοποίηση εφαρμόζεται συνήθως μέχρι την τρίτη κανονική μορφή (3NF).

Μοντέλο Φυσικών Δεδομένων

A Μοντέλο Φυσικών Δεδομένων περιγράφει μια υλοποίηση του μοντέλου δεδομένων που αφορά συγκεκριμένα τη βάση δεδομένων. Προσφέρει abs βάσης δεδομένωνtracκαι βοηθά στην άμεση δημιουργία του σχήματος, χάρη στα πλούσια μεταδεδομένα που μεταφέρει. Το φυσικό μοντέλο δεδομένων βοηθά επίσης στην οπτικοποίηση της δομής της βάσης δεδομένων αντιγράφοντας κλειδιά στηλών, περιορισμούς, ευρετήρια, εναύσματα και άλλα RDBMS χαρακτηριστικά.

Χαρακτηριστικά ενός φυσικού μοντέλου δεδομένων

• Περιγράφει τις ανάγκες σε δεδομένα για ένα μεμονωμένο έργο ή εφαρμογή, αν και μπορεί να ενσωματωθεί με άλλα φυσικά μοντέλα δεδομένων με βάση το πεδίο εφαρμογής του έργου.
• Ορίζει σχέσεις μεταξύ πινάκων που αντιμετωπίζουν την πληθικότητα και τη μηδενικότητα κάθε σχέσης.
• Αναπτύχθηκε για μια συγκεκριμένη έκδοση ενός ΣΔΒΔ, τοποθεσίας, διάταξης αποθήκευσης δεδομένων ή τεχνολογίας που χρησιμοποιείται στο έργο.
• Οι στήλες φέρουν ακριβείς τύπους δεδομένων, μήκη και προεπιλεγμένες τιμές.
• Τα πρωτεύοντα και τα εξωτερικά κλειδιά, οι προβολές, τα ευρετήρια, τα προφίλ πρόσβασης και οι εξουσιοδοτήσεις ορίζονται ρητά.

Εννοιολογικό vs Λογικό vs Φυσικό Μοντέλο Δεδομένων

Μόλις κατανοήσετε κάθε επίπεδο ξεχωριστά, ο ευκολότερος τρόπος για να διατηρήσετε τις διαφορές είναι να τις συγκρίνετε δίπλα-δίπλα. Ο παρακάτω πίνακας συνοψίζει την εστίαση, τους κατόχους και το επίπεδο λεπτομέρειας σε κάθε στάδιο.

Άποψη	Εννοιολογική	λογικός	Φυσικός
Σκοπός	Ορίστε ΤΙ περιέχει το σύστημα	Ορίστε ΠΩΣ θα πρέπει να λειτουργεί το σύστημα, ανεξάρτητα από το DBMS	Ορίστε ΠΩΣ υλοποιείται το σύστημα σε ένα συγκεκριμένο ΣΔΒΔ
ακροατήριο	Επιχειρηματικοί ενδιαφερόμενοι, αρχιτέκτονες δεδομένων	Αρχιτέκτονες δεδομένων, επιχειρηματικοί αναλυτές	DBA, προγραμματιστές
Επίπεδο λεπτομέρειας	Οντότητες, χαρακτηριστικά, σχέσεις υψηλού επιπέδου	Τύποι δεδομένων, κανονικοποίηση, χαρακτηριστικά	Πίνακες, στήλες, κλειδιά, ευρετήρια, εναύσματα
Ορισμένα κλειδιά	Ν/Α	Εννοιολογικά πρωτεύοντα και ξένα κλειδιά	Συγκεκριμένα πρωτεύοντα, ξένα και υποκατάστατα κλειδιά
Εξάρτηση DBMS	Ανεξάρτητος	Ανεξάρτητος	Συνδεδεμένο με ένα συγκεκριμένο ΣΔΒΔ

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του μοντέλου δεδομένων

Πλεονεκτήματα ενός μοντέλου δεδομένων:

• Ο κύριος στόχος ενός μοντέλου δεδομένων είναι να διασφαλίσει ότι τα αντικείμενα δεδομένων που προσφέρονται από την λειτουργική ομάδα αναπαρίστανται με ακρίβεια.
• Το μοντέλο δεδομένων είναι αρκετά λεπτομερές ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως σχέδιο για την κατασκευή της φυσικής βάσης δεδομένων.
• Οι πληροφορίες στο μοντέλο δεδομένων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον ορισμό των σχέσεων μεταξύ πινάκων, πρωτευόντων και ξένων κλειδιών και αποθηκευμένων διαδικασιών.
• Ένα μοντέλο δεδομένων βοηθά την επιχείρηση να επικοινωνεί με συνέπεια εντός και μεταξύ των οργανισμών.
• Ένα μοντέλο δεδομένων βοηθά στην καταγραφή του χάρτη δεδομένωνpings στη διαδικασία ETL.
• Βοηθά στην αναγνώριση των σωστών πηγών δεδομένων για τη συμπλήρωση του μοντέλου.

Μειονεκτήματα ενός μοντέλου δεδομένων:

• Για να αναπτύξετε ένα μοντέλο δεδομένων, πρέπει να κατανοήσετε τα φυσικά χαρακτηριστικά των αποθηκευμένων δεδομένων.
• Τα συστήματα πλοήγησης που βασίζονται σε ένα μοντέλο δεδομένων μπορούν να παράγουν πολύπλοκες εργασίες ανάπτυξης και διαχείρισης εφαρμογών, οι οποίες απαιτούν βαθιά γνώση του τομέα.
• Ακόμα και μια μικρή αλλαγή στη δομή μπορεί να απαιτήσει τροποποιήσεις σε ολόκληρη την εφαρμογή.
• Δεν υπάρχει καθολική γλώσσα χειρισμού δεδομένων σε κάθε DBMS, επομένως τα μοντέλα πρέπει συχνά να προσαρμόζονται ανά πλατφόρμα.

Συχνές Ερωτήσεις