数据仓库之范式建模

1.概述

    数据仓库这个概念是由 Bill Inmon 所提出的，其功能是将组织通过联机事务处理（OLTP）所积累的大量的资料和数据，通过数据仓库理论所特点有的信息存储架构，进行系统的分析整理，利用各种的分析方法，比如联机分析处理（OLAP），数据挖掘（Data Mining），进而支持如决策支持系统（DSS）、主管资讯系统（EIS）的创建，帮助决策者能快速有效的自大量资料中，分析出有价值的资讯，以利决策拟定及快速回应外在环境变动，帮助建构商务智能(BI)。

    Bill Inmon 在 "Build the Data Warehouse" 一书中所提出了数据仓库的定义—— 数据仓库（Data Warehouse）是一个面向主题的（Subject Oriented）、集成的（Integrated）、相对稳定的（Non-Volatile）、反映历史变化（Time Variant）的数据集合，用于支持管理决策(Decision Making Support)。

    数据仓库的建模方法有很多种，每一种建模方法代表了哲学上的一个观点，代表了一种归纳、概括世界的一种方法。常见的有 范式建模法、维度建模法、实体建模法等，每种方法从本质        上将是从不同的角度看待业务中的问题，不管是从技术层面还是从业务层面，都代表了哲学上的一种世界观。

2.范式建模法（Third Normal Form，3NF）

    范式建模法其实是我们在构建数据模型常用的一个方法，该方法的主要由 Inmon 所提倡，主要解决关系型数据库得数据存储，利用的一种技术层面上的方法。目前，我们在关系型数据库中的建模方法，大部分采用的是三范式建模法。

    范式 是符合某一种级别的关系模式的集合。构造数据库必须遵循一定的规则，而在关系型数据库中这种规则就是范式，这一过程也被称为规范化。目前关系数据库有六种范式：第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）、Boyce-Codd范式（BCNF）、第四范式（4NF）和第五范式（5NF）。

    在数据仓库的模型设计中，一般采用第三范式。一个符合第三范式的关系必须具有以下三个条件 :

•     每个属性值唯一，不具有多义性 ;

•     每个非主属性必须完全依赖于整个主键，而非主键的一部分 ;

•     每个非主属性不能依赖于其他关系中的属性，因为这样的话，这种属性应该归到其他关系中去。

    根据 Inmon 的观点，数据仓库模型得建设方法和业务系统的企业数据模型类似。在业务系统中，企业数据模型决定了数据的来源，而企业数据模型也分为两个层次，即主题域模型和逻辑模型。同样，主题域模型可以看成是业务模型的概念模型，而逻辑模型则是域模型在关系型数据库上的实例话。

    从业务数据模型转向数据仓库模型时，同样也需要有数据仓库的域模型，即概念模型，同时也存在域模型的逻辑模型。这里，业务模型中的数据模型和数据仓库的模型稍微有一些不同。主要区别在于：

• 数据仓库的域模型应该包含企业数据模型得域模型之间的关系，以及各主题域定义。数据仓库的域模型的概念应该比业务系统的主题域模型范围更加广。

• 在数据仓库的逻辑模型需要从业务系统的数据模型中的逻辑模型中抽象实体，实体的属性，实体的子类，以及实体的关系等。

• Inmon 的范式建模法的最大优点就是从关系型数据库的角度出发，结合了业务系统的数据模型，能够比较方便的实现数据仓库的建模。但其缺点也是明显的，由于建模方法限定在关系型数据库之上，在某些时候反而限制了整个数据仓库模型的灵活性，性能等，特别是考虑到数据仓库的底层数据向数据集市的数据进行汇总时，需要进行一定的变通才能满足相应的需求。