作者介紹：韓鋒：宜信數(shù)據(jù)庫開發(fā)與管理主任工程師
ACMUG主席團(tuán)成員，CCIA（中國計算機(jī)行業(yè)協(xié)會）常務(wù)理事，Oracle ACE，DBAplus聯(lián)合創(chuàng)始人，ODF 顧問團(tuán)成員，ACOUG,ACMUG,DBGeek撰稿人，著有《SQL優(yōu)化最佳實踐》一書。早年從事軟件開發(fā)工作，后因個人興趣轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域。有著多年的一線數(shù)據(jù)庫架構(gòu)、設(shè)計、開發(fā)經(jīng)驗，曾擔(dān)任多家公司首席DBA、數(shù)據(jù)庫架構(gòu)師等職。

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一、何為建模？

數(shù)據(jù)幾乎總是用于兩種目的：操作型記錄的保存和分析型決策的制定。簡單來說，操作型系統(tǒng)保存數(shù)據(jù)，分型型系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)。

• 前者一般僅反映數(shù)據(jù)的最新狀態(tài)，按單條記錄事務(wù)性來處理；其優(yōu)化的核心是更快地處理事務(wù)。
• 后者往往是反映數(shù)據(jù)一段時間的狀態(tài)變化，按大批量方式處理數(shù)據(jù)；其核心是高性能、多維度處理數(shù)據(jù)。

通常我們將操作型系統(tǒng)簡稱為OLTP（On-Line Transaction Processing）— 聯(lián)機(jī)事務(wù)處理，將分析型系統(tǒng)簡稱為OLAP（On-Line Analytical Processing）— 聯(lián)機(jī)分析處理。

針對這兩種不同的數(shù)據(jù)用途，如何組織數(shù)據(jù)，更好地滿足數(shù)據(jù)使用需求。這里就涉及到數(shù)據(jù)建模問題。即設(shè)計一種數(shù)據(jù)組織方式（模型），來滿足不同場景。在OLTP場景中，常用的是使用實體關(guān)系模型（ER）來存儲，從而在事務(wù)處理中解決數(shù)據(jù)的冗余和一致性問題。在OLAP場景中，有多種建模方式有：ER模型、星型模型和多維模型。下面分別說明下：

ER模型

OLAP中的ER模型，與OLTP中的有所區(qū)別。其本質(zhì)差異是站在企業(yè)角度面向主題的抽象，而不是針對某個具體業(yè)務(wù)流程的實體對象關(guān)系的抽象。

星型模型

星型模型，是維度模型在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫上的一種實現(xiàn)。該模型表示每個業(yè)務(wù)過程包含事實表，事實表存儲事件的數(shù)值化度量，圍繞事實表的多個維度表，維度表包含事件發(fā)生時實際存在的文本環(huán)境。這種類似于星狀的結(jié)構(gòu)通常稱為"星型連接"。其重點關(guān)注用戶如何更快速地完成需求分析，同時具有較好的大規(guī)模復(fù)雜查詢的響應(yīng)性能。在星型模型基礎(chǔ)上，在復(fù)雜場景下還可以進(jìn)一步衍生出雪花模型。

多維模型

多維模型，是維度模型的另一種實現(xiàn)。當(dāng)數(shù)據(jù)被加載到OLAP多維數(shù)據(jù)庫時，對這些數(shù)據(jù)的存儲的索引，采用了為維度數(shù)據(jù)涉及的格式和技術(shù)。性能聚集或預(yù)計算匯總表通常由多維數(shù)據(jù)庫引擎建立并管理。由于采用預(yù)計算、索引策略和其他優(yōu)化方法，多維數(shù)據(jù)庫可實現(xiàn)高性能查詢。

在這三種方式中，星型模型使用較多，下面也著重對這種方式進(jìn)行說明。

二、維度建模

1、基本概念

在建模過程中，涉及到很多概念。下面通過一個場景來，來說明它們。例如：常見的電商下單環(huán)節(jié)，每個用戶提交一筆訂單（僅限一個物品），就對應(yīng)于一條訂單記錄。

【業(yè)務(wù)過程】：下訂單

【粒度】：每筆訂單（拆分為單個物品）

【維度】：地域、年齡、渠道等（可供分析的角度）

【事實/度量】：訂單金額等（可用于分析的數(shù)據(jù)）

2、建模步驟

收集業(yè)務(wù)需求與數(shù)據(jù)實現(xiàn)

在開始維度建模工作之前，需要理解業(yè)務(wù)需求，以及作為底層源數(shù)據(jù)的實際情況。通過與業(yè)務(wù)方溝通交流、查看現(xiàn)有報表等來發(fā)現(xiàn)需求，用于理解他們的基于關(guān)鍵性能指標(biāo)、競爭性商業(yè)問題、決策制定過程、支持分析需求的目標(biāo)。同時，數(shù)據(jù)實際情況可通過與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)專家交流，了解訪問數(shù)據(jù)可行性等。

選擇業(yè)務(wù)過程

業(yè)務(wù)過程是組織完成的操作型活動。業(yè)務(wù)過程時間建立或獲取性能度量，并轉(zhuǎn)換為事實表中的事實。多數(shù)事實表關(guān)注某一業(yè)務(wù)過程的結(jié)果。過程的選擇非常重要的，因為過程定義了特定的設(shè)計目標(biāo)以及對粒度、維度、事實的定義。

聲明粒度

聲明粒度是維度設(shè)計的重要步驟。粒度用于確定某一事實表中的行表示什么。在選擇維度或事實前必須聲明粒度，因為每個候選維度或事實必須與定義的粒度保持一致。在從給定的業(yè)務(wù)過程獲取數(shù)據(jù)時，原子粒度是最低級別的粒度。強(qiáng)烈建議從關(guān)注原子級別粒度數(shù)據(jù)開始設(shè)計，因為原子粒度數(shù)據(jù)能夠承受無法預(yù)期的用戶查詢。

確認(rèn)維度（描述環(huán)境)

維度提供圍繞某一業(yè)務(wù)過程事件所涉及的"誰、什么、何處、何時、為什么、如何"等背景。維度表包含分析應(yīng)用所需要的用于過濾及分類事實的描述性屬性。牢牢掌握事實表的粒度，就能夠?qū)⑺锌赡艽嬖诘木S度區(qū)分開來。

確認(rèn)事實（用于度量）

事實，涉及來自業(yè)務(wù)過程事件的度量，基本上都是以數(shù)據(jù)值表示。一個事實表行與按照事實表粒度描述的度量事件之間存在一對一關(guān)系，因此事實表對應(yīng)一個物理可觀察的事件。在事實表內(nèi)，所有事實只允許與聲明的粒度保持一致。

部署方式 - 星型模型或多維模型

選擇一種維度模型的落地方式。既可以選擇星型模型，部署在關(guān)系數(shù)據(jù)庫上，通過事實表及通過主外鍵關(guān)聯(lián)的維度表；也可以選擇多維模型，落地于多維數(shù)據(jù)庫中。

3、建模規(guī)范

以維度建模為理論基礎(chǔ)，定義一系列術(shù)語來描述建模對象。下圖摘自于《阿里巴巴大數(shù)據(jù)實踐之路》。

數(shù)據(jù)域

指面向業(yè)務(wù)分析，將業(yè)務(wù)過程或者維度進(jìn)行抽象的集合。在劃分?jǐn)?shù)據(jù)域時，既能涵蓋當(dāng)前所有的業(yè)務(wù)需求，又能在新業(yè)務(wù)進(jìn)入時無影響地被包含進(jìn)已有的數(shù)據(jù)域中和擴(kuò)展新的數(shù)據(jù)域。

業(yè)務(wù)過程

指企業(yè)的業(yè)務(wù)活動事件，如下單、支付、退款都是業(yè)務(wù)過程。請注意，業(yè)務(wù)過程是一個不可拆分的行為事件，通俗地講，業(yè)務(wù)過程就是企業(yè)活動中的事件。

時間周期

用來明確數(shù)據(jù)統(tǒng)計的時間范圍或者時間點，如最近30天、自然周、截至當(dāng)日等。

修飾類型

是對修飾詞的一種抽象劃分，是從屬于某個業(yè)務(wù)域的。

修飾詞

指除了統(tǒng)計維度以外指標(biāo)的業(yè)務(wù)場景限定抽象。修飾詞隸屬于一種修飾類型。

度量/原子指標(biāo)

原子指標(biāo)和度量含義相同，基于某一業(yè)務(wù)事件行為下的度量，是業(yè)務(wù)定義中不可再拆分的指標(biāo)，具有明確業(yè)務(wù)含義的名詞，如支付金額。

維度

維度是度量的環(huán)境，用來反映業(yè)務(wù)的一類屬性，這類屬性的集合構(gòu)成一個維度，也可以稱為實體對象。維度屬于一個數(shù)據(jù)域，如地理維度（其中包擠國家、地區(qū)、省以及城市等級別的內(nèi)容）、時間維度（其中包括年、季、月、周、日等級別的內(nèi)容）。

維度屬性

維度屬性隸屬于一個維度，如地理維度里面的國家名稱、國家ID、省份名稱等都屬于維度屬性。

派生指標(biāo)

派生指標(biāo)＝一個原子指標(biāo)＋多個修飾詞（可選）＋時間周期?？梢岳斫鉃閷υ又笜?biāo)業(yè)務(wù)統(tǒng)計范圍的圈定。

三、設(shè)計要點

1、維度表設(shè)計

維度是維度建模的基礎(chǔ)和靈魂。在維度建模中，將度量稱為"事實"，將環(huán)境描述為"維度"，維度是用于分析事實所需要的多樣環(huán)境。維度所包含的表示維度的列，稱為維度屬性。維度屬性是查詢約束條件、分組和報表標(biāo)簽生成的基本來源，是數(shù)據(jù)易用性的關(guān)鍵。維度的作用一般是查詢約束、分類匯總以及排序等。維度的設(shè)計過程就是確定維度屬性的過程，如何生成維度屬性，以及所生成的維度屬性的優(yōu)劣，決定了維度使用的方便性，成為數(shù)據(jù)倉庫易用性的關(guān)鍵。正如Kimball所說的，數(shù)據(jù)倉庫的能力直接與維度屬性的質(zhì)量和深度成正比。

在整個設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)遵循下面一些原則：

• 維度屬性盡量豐富，為數(shù)據(jù)使用打下基礎(chǔ)。
• 給出詳實的、富有意義的文字描述。
• 沉淀通用維度屬性，為建立一致性維度做好鋪墊。
• 嚴(yán)格區(qū)分事實與維度，通過使用場景進(jìn)行區(qū)分。

2、事實表設(shè)計

事實表作為數(shù)據(jù)倉庫維度建模的核心，緊緊圍繞著業(yè)務(wù)過程來設(shè)計，通過獲取描述業(yè)務(wù)過程的度量來表達(dá)業(yè)務(wù)過程，包含了引用的維度和與業(yè)務(wù)過程有關(guān)的度量。在設(shè)計過程中，可以選擇不同類型的事實表，它們有各自的適用場景。

在整個設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)遵循下面一些原則：

• 選擇一種適合的事實表類型。
• 事實盡可能完整，包含整個業(yè)務(wù)過程的全部事實。
• 確保每一個事實度量都是一致性，反復(fù)計算都會得到相同的結(jié)果。盡量記錄一些“原子”事實，而不是加工后的結(jié)果。
• 可適當(dāng)做些”維度退化屬性”，提高事實表的查詢性能。
• 為提高聚合性能，可適度做些上卷匯聚事實表。

來源：公眾號-韓鋒頻道，歡迎關(guān)注。

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網(wǎng)頁題目：程序員筆記|3個問題帶你入門數(shù)據(jù)建模-創(chuàng)新互聯(lián)
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