Модель данных

Модель данных — абстрактное логическое описание допустимых типов данных, отношений между ними и операций, определённых над этими данными. Она выступает инструментом проектирования, создания и использования баз данных и других информационных ресурсов.

Что означает термин

Термин обозначает формальную конструкцию, описывающую, какие данные допустимы в системе, как они связаны друг с другом и какие операции над ними можно выполнять. В классической теории баз данных модель данных включает три обязательных аспекта: объекты (структуры данных), операторы и правила целостности. С математической точки зрения модель данных может рассматриваться как алгебраическая система — множество с заданными на нём операциями и отношениями.

Модель данных необходимо отличать от её конкретного воплощения: модель — это абстракция и схема, описывающая структуру и связи, тогда как база данных — техническая реализация этой схемы в системе управления базами данных. На основе одной и той же модели можно построить несколько разных баз данных.

Как устроено

Модель данных строится на нескольких уровнях детализации. Концептуальная модель фиксирует основные сущности предметной области и связи между ними без детальных атрибутов. Логическая модель расширяет концептуальную: в ней появляются атрибуты, ключи и явные бизнес-правила. Физическая модель описывает конкретные способы хранения данных в выбранной системе управления базами данных.

По характеру представления данных выделяют несколько типов моделей. Реляционная модель визуализирует классы данных в виде таблиц, которые связываются между собой с помощью ключей и отражают реальные отношения между сущностями. Размерная модель применяется в аналитических хранилищах и BI-системах и строится вокруг таблиц фактов и таблиц измерений. Выбор между ними определяется требованиями системы: реляционная модель с нормализацией типична для OLTP-систем, а размерная — для аналитических задач.

Где применяется

Модель данных используется при проектировании новых информационных систем и при доработке существующих — например, при изменении этапов обработки данных или добавлении новых таблиц в базу. Она служит концептуальным представлением для выражения и передачи требований к системе и наглядно показывает характер данных, бизнес-правила и организацию данных в базе. Моделирование данных обеспечивает единое понимание данных у аналитиков, инженеров и других заинтересованных сторон.

В качестве примеров можно привести реляционную модель для интернет-магазина с таблицами «Клиенты», «Заказы» и «Товары», связанными через внешние ключи; концептуальную модель на раннем этапе проектирования, отражающую только основные сущности и связи; размерную модель для хранилища с таблицами фактов и измерений; логическую модель, расширяющую концептуальную за счёт атрибутов, ключей и бизнес-правил.

Отличие от близких понятий

В литературе и на практике термин «модель данных» нередко используют как синоним «схемы базы данных» или «модели базы данных». Специалисты в области баз данных указывают, что такое употребление некорректно: модель данных — это теория или инструмент моделирования, а схема базы данных — результат применения этого инструмента к конкретной задаче. Подмена этих понятий ведёт к смешению инструмента моделирования и его результата и затрудняет корректное проектирование.