نمذجة البيانات: المفاهيمية والمنطقية والمادية
فريق التحرير
⚡ ملخص ذكي
يُنشئ نمذجة البيانات مخططًا مرئيًا منظمًا لكيفية ترابط عناصر البيانات داخل قاعدة البيانات، مع فرض قواعد واتفاقيات تسمية وضمان سلامة البيانات. يشرح هذا المورد المستويات الأساسية الثلاثة - المفاهيمي والمنطقي والمادي - ويُبين كيف يُوجه كل مستوى قرارات التصميم والتنفيذ.
ما هو نمذجة البيانات؟
نمذجة البيانات (نمذجة البيانات) هي عملية إنشاء نموذج بيانات للبيانات المراد تخزينها في قاعدة البيانات. نموذج البيانات هو تمثيل مفاهيمي لكائنات البيانات، والعلاقات بين هذه الكائنات، والقواعد التي تحكمها. من خلال تصور البيانات بهذه الطريقة، يمكن للفرق تطبيق قواعد العمل، والامتثال للوائح التنظيمية، والسياسات الحكومية قبل إنشاء أي جداول.
تضمن نماذج البيانات أيضًا اتساقًا في اصطلاحات التسمية والقيم الافتراضية والدلالات والأمان، مع دعم جودة البيانات الشاملة. يوضح الرسم البياني أدناه كيفية ترابط الطبقات الأساسية الثلاث لنمذجة البيانات بمستويات تفصيل متزايدة.
نماذج البيانات في نظم إدارة قواعد البيانات
استخدم نموذج البيانات هو عضلات بطنtracنموذج t الذي ينظم وصف البيانات، ودلالات البيانات، وقيود الاتساق المطبقة على تلك البيانات. ويركز النموذج على ماذا البيانات مطلوبة و كيف ينبغي تنظيم البيانات، بدلاً من التركيز على العمليات التي ستُجرى عليها. تخيّل نموذج البيانات كخطة بناء يضعها المهندس المعماري: فهو يحدد البنية المفاهيمية والعلاقة بين عناصر البيانات قبل إنشاء قاعدة البيانات فعلياً بفترة طويلة.
تُستخدم طريقتان للترميز بشكل شائع كتقنيات لنمذجة البيانات:
- نموذج علاقة الكيان (ER). — تدوين بياني يصور الكيانات والخصائص والعلاقات بينها.
- لغة النمذجة الموحدة (لغة النمذجة الموحدة) — لغة بصرية أوسع تدعم مخططات الفئات المناسبة لتصميم هياكل البيانات.
يُعد هذا البرنامج التعليمي لنمذجة البيانات مناسبًا بشكل أفضل للمبتدئين والمحترفين ذوي الخبرة الذين يحتاجون إلى مراجعة للطبقات المفاهيمية والمنطقية والمادية.
لماذا نستخدم نموذج البيانات؟
قبل الخوض في تفاصيل كل طبقة، من المفيد فهم القيمة التجارية التي يقدمها نموذج البيانات السليم. تتمثل الأهداف الرئيسية لاستخدام نموذج البيانات فيما يلي:
- يضمن هذا النظام تمثيل جميع عناصر البيانات المطلوبة لقاعدة البيانات بدقة. ويؤدي حذف البيانات إلى تقارير خاطئة ونتائج غير صحيحة.
- يساعد في تصميم قاعدة البيانات على المستويات المفاهيمية والمنطقية والمادية.
- يحدد الجداول العلائقية والمفاتيح الأساسية والأجنبية والإجراءات المخزنة التي ستحتاجها قاعدة البيانات.
- يوفر صورة واضحة للبيانات الأساسية حتى يتمكن مطورو قواعد البيانات من بناء قاعدة بيانات فعلية بثقة.
- يساعد في تحديد البيانات المفقودة والزائدة في وقت مبكر، قبل أن تنتشر العيوب إلى المراحل اللاحقة.
- على الرغم من أن عملية الإنشاء الأولية تتطلب الكثير من الجهد والوقت، إلا أنها تجعل ترقيات وصيانة البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات في المستقبل أرخص وأسرع.
أنواع نماذج البيانات في نظم إدارة قواعد البيانات
أنواع نماذج البيانات: توجد ثلاثة أنواع رئيسية من نماذج البيانات - المفاهيمية والمنطقية والمادية - ولكل منها غرض محدد. وتصف هذه النماذج مجتمعة البيانات وكيفية تخزينها، كما تحدد العلاقات بين عناصر البيانات.
- نموذج البيانات المفاهيمية: يعرف ما يحتوي النظام على عناصر محددة. وعادةً ما يتم إنشاؤه بواسطة أصحاب المصلحة في الأعمال ومهندسي البيانات لتنظيم وتحديد نطاق وتعريف مفاهيم وقواعد الأعمال.
- نموذج البيانات المنطقية: يعرف HOW ينبغي تطبيق النظام بغض النظر عن نظام إدارة قواعد البيانات. وعادةً ما يتم إنشاؤه بواسطة مهندسي البيانات ومحللي الأعمال لتطوير خريطة تقنية للقواعد وهياكل البيانات.
- نموذج البيانات المادية: يصف HOW سيتم تنفيذ النظام باستخدام نظام إدارة قواعد بيانات محدد. وعادةً ما يتم إنشاؤه بواسطة مديري قواعد البيانات والمطورين، وهو يمثل التنفيذ الفعلي لقاعدة البيانات.
نموذج البيانات المفاهيمية
A نموذج البيانات المفاهيمية هو عرض منظم لمفاهيم قواعد البيانات وعلاقاتها. يهدف إنشاء نموذج بيانات مفاهيمي إلى تحديد الكيانات وخصائصها والعلاقات فيما بينها. في هذا المستوى، لا يتم توثيق سوى القليل من التفاصيل حول بنية قاعدة البيانات الفعلية. عادةً ما يكون هذا النموذج ملكًا لأصحاب المصلحة في الأعمال ومهندسي البيانات.
تتمثل المبادئ الأساسية الثلاثة لنموذج البيانات المفاهيمي فيما يلي:
- شخصية: أمر واقعي.
- صفة، عزا: خصائص أو سمات كيان ما.
- صلة: التبعية أو الارتباط بين كيانين.
مثال لنموذج البيانات:
- العميل والمنتج كيانان. رقم العميل واسمه سمات لكيان العميل.
- اسم المنتج وسعره هما سمات كيان المنتج.
- البيع هو العلاقة بين العميل والمنتج.
خصائص نموذج البيانات المفاهيمي
- يوفر تغطية شاملة لمفاهيم الأعمال على مستوى المؤسسة.
- تم تصميمه وتطويره خصيصاً لجمهور الأعمال.
- تم تصميمها بشكل مستقل عن مواصفات الأجهزة مثل سعة تخزين البيانات أو موقعها، ومواصفات البرامج مثل مُورّد نظام إدارة قواعد البيانات والتقنية المستخدمة. وينصب التركيز على عرض البيانات كما يراها المستخدم في "العالم الحقيقي".
تُنشئ نماذج البيانات المفاهيمية - والتي تسمى أحيانًا نماذج المجال - مفردات مشتركة لجميع أصحاب المصلحة من خلال تحديد المفاهيم الأساسية والنطاق.
نموذج البيانات المنطقية
استخدم نموذج البيانات المنطقية يُحدد هذا النموذج بنية عناصر البيانات ويُحدد العلاقات بينها. كما يُضيف معلومات إضافية إلى عناصر نموذج البيانات المفاهيمي، ويُوفر الأساس الذي سيُبنى عليه نموذج البيانات المادي في نهاية المطاف، على الرغم من أن بنية النمذجة تظل مستقلة عن نظام إدارة قواعد البيانات.
في هذا المستوى من نمذجة البيانات، لم يتم تحديد المفاتيح الأساسية أو الثانوية بشكل نهائي بعد. عليك التحقق من تفاصيل الموصل التي تم ضبطها مسبقًا للعلاقات وتعديلها، وتحسين عدد العلاقات.
خصائص نموذج البيانات المنطقي
- يصف احتياجات البيانات لمشروع واحد، ولكن يمكن دمجه مع نماذج البيانات المنطقية الأخرى اعتمادًا على نطاق المشروع.
- تم تصميمه وتطويره بشكل مستقل عن نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS).
- تحمل سمات البيانات أنواع البيانات بدقة وأطوال محددة.
- يتم تطبيق التطبيع عادةً حتى الشكل الطبيعي الثالث (3NF).
نموذج البيانات المادية
A نموذج البيانات المادية يصف هذا النموذج تطبيقًا خاصًا بقاعدة البيانات لنموذج البيانات. وهو يوفر قاعدة بيانات مستقلةtracيساعد نموذج البيانات المادي في إنشاء المخطط مباشرةً، بفضل البيانات الوصفية الغنية التي يحملها. كما يساعد في تصور بنية قاعدة البيانات من خلال تكرار مفاتيح الأعمدة والقيود والفهارس والمشغلات وغيرها. RDBMS الميزات.
خصائص نموذج البيانات الفيزيائية
- يصف احتياجات البيانات لمشروع أو تطبيق واحد، على الرغم من إمكانية دمجه مع نماذج البيانات المادية الأخرى بناءً على نطاق المشروع.
- يحدد العلاقات بين الجداول التي تتناول عدد العناصر وإمكانية وجود قيم فارغة في كل علاقة.
- تم تطويره لإصدار محدد من نظام إدارة قواعد البيانات، أو موقع، أو تخطيط تخزين البيانات، أو تقنية مستخدمة في المشروع.
- تحتوي الأعمدة على أنواع بيانات وأطوال وقيم افتراضية محددة.
- يتم تحديد المفاتيح الأساسية والأجنبية، والعروض، والفهارس، وملفات تعريف الوصول، والتراخيص بشكل صريح.
نموذج البيانات المفاهيمي مقابل نموذج البيانات المنطقي مقابل نموذج البيانات المادي
بمجرد فهم كل طبقة على حدة، فإن أسهل طريقة لاستيعاب الاختلافات هي مقارنتها جنبًا إلى جنب. يلخص الجدول أدناه التركيز والجهات المسؤولة ومستوى التفاصيل في كل مرحلة.
| البعد | المفاهيمي | منطقي | فيزيائي |
|---|---|---|---|
| الهدف | حدد ما يحتويه النظام | حدد كيفية عمل النظام، بغض النظر عن نظام إدارة قواعد البيانات. | حدد كيفية تنفيذ النظام في نظام إدارة قواعد بيانات محدد. |
| الجمهور | أصحاب المصلحة في الأعمال، مهندسو البيانات | مهندسو البيانات، محللو الأعمال | مديرو قواعد البيانات، والمطورون |
| مستوى التفاصيل | الكيانات والخصائص والعلاقات عالية المستوى | أنواع البيانات، والتطبيع، والخصائص | الجداول، والأعمدة، والمفاتيح، والفهارس، والمحفزات |
| المفاتيح المحددة | بدون سلوفان | المفاتيح الأساسية والأجنبية المفاهيمية | مفاتيح أساسية ملموسة، ومفاتيح أجنبية، ومفاتيح بديلة |
| تبعية نظام إدارة قواعد البيانات | مستقل | مستقل | مرتبط بنظام إدارة قواعد بيانات محدد |
مزايا وعيوب نموذج البيانات
مزايا نموذج البيانات:
- الهدف الرئيسي لنموذج البيانات هو ضمان تمثيل كائنات البيانات التي يقدمها الفريق الوظيفي بدقة.
- يتميز نموذج البيانات بتفاصيل كافية لاستخدامه كنموذج أولي لبناء قاعدة البيانات الفعلية.
- يمكن استخدام المعلومات الموجودة في نموذج البيانات لتحديد العلاقات بين الجداول والمفاتيح الأساسية والأجنبية والإجراءات المخزنة.
- يساعد نموذج البيانات الشركة على التواصل بشكل متسق داخل المؤسسات وفيما بينها.
- يساعد نموذج البيانات في توثيق خريطة البياناتpingفي عملية ETL.
- يساعد ذلك في التعرف على مصادر البيانات الصحيحة لتعبئة النموذج.
عيوب نموذج البيانات:
- لتطوير نموذج بيانات، يجب عليك فهم الخصائص الفيزيائية للبيانات المخزنة.
- يمكن لأنظمة الملاحة المبنية على نموذج بيانات أن تنتج أعمال تطوير وإدارة تطبيقات معقدة، الأمر الذي يتطلب معرفة عميقة بالمجال.
- حتى التغيير الطفيف في البنية قد يتطلب تعديلات في التطبيق بأكمله.
- لا توجد لغة عالمية لمعالجة البيانات في كل مكان DBMSلذلك غالباً ما يتعين تكييف النماذج لكل منصة.
