Modelado de Data Warehouse
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Este documento discute el modelado de datos en un entorno de data warehouse. Explica las estructuras de datos, los modelos estrella y de copo de nieve, y las tres fases del diseño: modelo de negocios, modelo dimensional y modelo físico. También cubre temas como particionamiento, indexado y optimización de consultas.
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- 1. 1 MODELADO DE LA DATA WAREHOUSE Dr. Eduardo Castro, MSc ecastro@simsasys.com http://ecastrom.blogspot.com http://comunidadwindows.org http://tiny.cc/comwindows Facebook: ecastrom Twitter: edocastro
- 2. 2 Objetivos • Discutir las estructuras de datos del ambiente data warehouse • Discutir las fases del diseño de la BD Data warehouse • Definir el modelo de negocios • Definir el modelo dimensional • Definir el modelo físico
- 4. 4 Problemas de Modelado • Diferentes tipos de Datos • Muchas formas de usar los datos warehouse • Muchas formas de estructurar los datos • Múltiples técnicas de modelado • Planificación de replicación • Grandes cantidades de datos
- 5. 5 Estructuras de Datos • Tercera Forma Normal (3NF) • Esquema Estrella • Esquema de copo de nieve
- 6. 6 Esquema Estrella Product Table Store Table Product_id Store_id Product_disc,... District_id,... Sales Fact Table Product_id Store_id Tabla de hechos Dimensiones centrales Item_id desnormalizadas Day_id Sales_amount Sales_units, ... Time Table Day_id Item Table Month_id Item_id Year_id,... Item_desc,...
- 7. 7 Modelo de Copo de Nieve Store Table Product Table District Table Store_id Product_id District_id Store_desc Product_desc District_desc District_id Sales Fact Table Item_id Store_id Product_id Week_id Sales_amount Sales_units Time Table Item Table Dept Table Mgr Table Week_id Item_id Dept_id Dept_id Period_id Item_desc Dept_desc Mgr_id Year_id Dept_id Mgr_id Mgr_name
- 8. 8 Modelo de Copo de Nieve (…Cont) • De uso directo por algunas herramientas • Más flexible al cambio • Provee una carga más rápida de datos • Puede volverse grande e inmanejable • Degrada el rendimiento de la consulta • Metadatos más complejos Country State County City
- 9. 9 Fases de Diseño • Fase 1 Definir el modelo de negocios • Fase 2 Definir el modelo dimensional • Fase 3 Definir el modelo físico
- 10. 10 Fase 1: Modelo de Negocio • Realizar análisis estratégico • Crear el modelo de negocio • Documentar los metadatos
- 11. 11 Análisis Estratégico • Identificar los procesos cruciales del negocio • Entender los procesos del negocio • Prioriza y seleccionar los procesos de negocio a implementar Alta Beneficios del Negocio Baja Baja Viabilidad Alta
- 12. 12 Crear el Modelo de Negocios • Definir los requerimientos del negocio: • Identificar las medidas del negocio • Identificar las dimensiones • Identificar del grano • Identificar las definiciones del negocio y reglas • Verificar las fuentes de los datos
- 13. 13 Diseño de los procesos • Entrada primaria: Requirimientos del Negocio • Entrada secundaria: Metadatos Existentes Producción del Modelo ERD Investigación
- 14. 14 Identificar Medidas y Dimensiones •El atributo varía continuamente: Medidas • Balance • Unidades Vendidas • Costo • Ventas Elatributo se percibe como una constante o discreto: Producto Dimensiones Ubicación Tiempo Tamaño
- 15. 15 Matriz de Procesos de Negocios Dimensiones Proceso de Negocio de Negocio Ventas Devoluciones Inventario Cliente Fecha Producto Canal Promoción Ejemplo de la matriz de procesos de negocio
- 16. 16 Determinar Granularidad Anual? Por Cuatrimestre? Mensual? Semanal? Diario?
- 17. 17 Identificar la Reglas de Negocio Ubicación Producto Proximidad Tipo Monitor Estado Geográfica PC 15 pulg Nuevo 0 - 1 millas Servidor 17 pulg Reconstr 1 - 5 millas 19 pulg Personali > 5 millas Ninguna Tiempo Almacén Mensual > Almacén > Distrito > Cuatrimestre > Anual Región
- 18. 18 Documentación de Metadatos • Documentación del diseño de los procesos • Documentación del proceso de desarrollo • Dar un registro de los cambios • Mejoras en el tiempo de grabación
- 19. 19 Enfoques de Documentación de Metadatos • Automatizado • Herramientas de modelado de Datos • Herramientas ETL • Herramientas de usuario final • Manual
- 20. 20 Fase 2: Modelo Dimensional • Identificar las tablas de hecho: • Traducir las medidas de negocio en tablas de hecho • Analizar la información fuente del sistema para medidas adicionales • Identificar las tablas de dimensión • Enlazar las tablas de hecho a las tablas de dimensión • Modelar la dimensión temporal
- 21. 21 Características • Contiene métricas numéricas del negocio • Puede contener grandes volúmenes de datos • Puede crecer rápidamente • Puede contener datos base, derivados y resumidos • Son típicamente aditivos • Unidos a las tablas de dimensión a través de llaves foráneas que hacen referencia a llaves primarias de las tablas de dimensión
- 22. 22 Características de Tablas de dimensión • Contiene información textual que representa los atributos del negocio • Contiene datos relativamente estáticos • Unidos a la tabla de hechos a través de refrencia de llave foránea
- 23. 23 Características del Modelo Dimensional de Estrella • Fácil de entender para los usuarios • Llaves primarias representan una dimensión • Ninguna columna de llaves son valores • Hechos usualmente son altamente normalizados • Las dimensiones están completamente desnormalizadas • Brinda respuesta rápida a las consultas • Se mejora el rendimiento reduciendo los joins en las tablas • Muchas herramientas dan soporte
- 24. 24 Tiempo en Data warehouse • Definición de estándares para el tiempo es crítico • La agregación basada en el tiempo es compleja
- 25. 25 Tiempo de Dimensión • Una representación consistente del tiempo se requiere para la extensión Hechos de Tiempo de Ventas Dimensión ¿Dónde debería almacenarse el tiempo de dimensión?
- 26. 26 Herramientas de Modelado de Datos • Las herramientas que tienen GUI permiten definición, modelado y reportes • Evitar una mezcla de técnicas de modelado, causadas por: • Presiones de desarrollo • Desarrolladores con falta de conocimiento • Sin estrategia • Determinar una estrategia • Escribir y publicar formalmente • Ponerlo disponible electrónicamente
- 27. 27 Fase 3: Modelo Físico • Traducir el diseño dimensional en un modelo físico para implementación • Definir la estrategia de almacenamiento para tablas e índices • Realizar el dimensionamiento de la BD • Definir la estrategia inicial de indexado • Definir la estrategia de particionamiento • Actualizar el documento de metadatos con información física
- 28. 28 Tareas de Diseño • Definir los estándares de nombrado y Base de Datos • Realizar el dimensionamiento de la BD • Desarrollar un estrategia inicial de indexado • Desarrollar un estrategia de particionamiento de datos • Definir los parámetros de almacenamiento • Usar el procesamiento en paralelo • Definir datos de resumen • Determinar la arquitectura del hardware
- 29. 29 Convenciones de Nombres de BD • Desarrollar una lista razonable de abreviaturas • Listar los nombres de todos los objetos y trabajar con la comunidad de usuarios para definirlos • Resolver las disputas de nombres • Documentar los estándares de nombres en el documento de metadatos • Plan para la denominación de normas para ser un documento activo
- 30. 30 Requerimientos de Arquitectura Escalabilidad Manejabilidad Disponibilidad Extensibilidad Flexibilidad Integración Usuario Negocio Presupuesto Tecnología
- 31. 31 Estrategia para Definir Arquitectura • Obtener planes de arquitectura existentes • Obtener planes de capacidad existentes • Documentar las interfases existentes • Preparar el plan de capacitación • Preparar la arquitectura técnica • Documentar los requerimientos del SO • Desarrollar planes de recuperación • Desarrollar planes de control y seguridad • Crear la arquitectura • Crear asesoramiento para riegos técnicos
- 32. 32 Requerimientos de Hardware • SMP • Cluster • MPP • NUMA • Híbridos (empleo de SMP y MPP)
- 33. 33 La Elección Correcta • Los requerimientos difieren según el SO • Área Financiera: • Disponible para vendedores • Desarrollado por usted mismo • Uso de consultas realistas • La escalabilidad es importante
- 34. 34 Consideraciones de Almacenaje y Rendimiento • Dimensionamiento de la BD • Particionamiento de la BD • Horizontal • Vertical • Indexado • Árboles B • Bitmap • Bitmap-join • Optimización de consultas estrella • Transformación estrella
- 35. 35 Dimensionar la BD • El tamaño influye en la capacidad de planeamiento y la administración del ambiente de sistemas • El dimensionamiento no es una ciencia exacta • La técnicas varían
- 36. 36 Muestreo de Prueba de Carga • Asegura que los reflejos de la muestra: • Pruebe cargas para diferentes periodos • Operaciones de día a día • Datos de temporada y los peores escenarios • Índices y Resúmenes
- 37. 37 Particionamiento • Romper los datos en unidades físicas separadas que se pueden manejar independientemente • Provee la facilidad de: • Reestructurar • Reorganizar • Remover • Recuperar • Monitorear • Adminstrar • Archivar • Indexar
- 38. 38 Particionamiento Horizontal • Los datos de tabla e índices están divididos por: • Tiempo • Región de Ventas o persona • Geografía • Organización • Línea de negocios • Las columnas candidatas aparecen en la cláusula WHERE • El análisis determina requerimientos
- 39. 39 Particionamiento Vertical • Lo puede usar cuando: • Para acelerar la consulta y acciones de actualización • Los usuarios requieren acceso a columnas específicas • Algunos datos se cambian con poca frecuencia • Texto de dimensión descriptiva es mejor que se aleje de la misma dimensión
- 40. 40 Métodos de Particionamiento • Particionamiento de rango • Particionamiento de lista • Particionamiento hash • Particionamiento Compuesto: • Particionamiento compuesto de rango hash • Particionamiento compuesto de rango de lista • Particionamiento de Índice
- 41. 41 Indexado • Se usa por las siguientes razones: • Enorme ahorro de costos, gran mejoría de rendimiento y escalabilidad • Se puede sustituir un cuadro completo de exploración de una rápida lectura del índice, seguida de una lectura única de los bloques de disco que contienen los registros necesarios
- 42. 42 Índice Árbol B • Tipo más común de índice • Usado por columnas de alta cardinalidad • Diseñado para pocas filas devueltas
- 43. 43 Índices Bitmap • Da beneficios de desempeño y ahorros de almacenamiento • Almacena valores como 1s y 0s • Use en lugar de los índices árboles B cuando: • Las tablas son muy grandes • Las columnas tienen relativamente baja cardinalidad
- 44. 44 Índices Bitmap-Join • Para la unión de dos o más tablas: • Son nuevas en Oracle 9i • Proveen mejor desempeño y ahorro de almacenamiento
- 45. 45 Optimización de la consulta Estrella • Ajustar las consultas estrella • Debe construirse un índice bitmap sobre cada llave foránea en la tabla de hechos • STAR_TRANFORMATION_ENABLE debe estar en TRUE • El optimizador basado en el costo debe usarse • Usar la transformación estrella
- 46. 46 Transformación Estrella • Funcionan bien para esquemas con tablas de hechos de números pequeños de dimensiones y densidad • Dos fases: • La primera devuelve exactamente las filas necesarias de la tabla de hechos • La segunda fase, une este conjunto de resultados a las tablas de dimensión
- 47. 47 Paralelismo P1 P2 P3 Tabla Ventas Tabla Clientes P1 P2 P3 Servidores en Ejecución Paralela
- 48. 48 Uso de Datos Resumidos • Da los siguientes beneficios: • Brinda acceso rápido a datos preanalizados • Reduce el uso de E/S, CPU y memoria
- 49. 49 Reescritura de Consultas – Oracle 9i Reescritura Generar Plan Generar Plan Elección (Basada en el costo) Ejecutar
- 50. 50 Resumen • Existen diferentes estructuras de datos de Data warehouse • Existen tres modelos para esto: • Modelo de Negocios • Modelo Dimensional • Modelo Físico
- 51. 51 Derechos de autor • Esta presentación está basada en el contenido de Gerardo Brenes
- 52. 52 MODELADO DE LA DATA WAREHOUSE Dr. Eduardo Castro, MSc ecastro@simsasys.com http://ecastrom.blogspot.com http://comunidadwindows.org http://tiny.cc/comwindows Facebook: ecastrom Twitter: edocastro